Alumina 2e1959

1

Jaxiry Shamara Barroso Martínez

RESUMEN

2 Fases nanocristalinas γ-Al2O3 (-OH) “defectos catiónicos en sitios de AL de simetría octaédrica”

Misma estructura cristalina Diferentes parámetros de red Diferente número de defectos en la estructura.

INTRODUCCIÓN Áreas superficiales altas

Defectos en la estructura cristalina

3

Fases de alúmina de baja temperatura

RMN Tamaños de cristalitos pequeños

Técnicas de caracterización

DXR

TGA FTIR

Catálisis.

Secuencia de transformaciones desde gibbsita (Al(OH)3) a a-Al2O3

4

Imperfecciones

5 Defectos electrónicos

“VACANTES” (En la superficie del cristal) Se generan sitios ácidos y básicos: Determinando sus propiedades catalíticas

Sección experimental

6

Síntesis Y Caracterización del catalizador

Análisis Termogravimétrico (TGA).

Se secaron a (70°C) Se calentaron a (200, 400, 600 y 800)°C 8 h

Reflujo Agitación 3 hrs a 70°C (hasta formar un gel)

SÍNTESIS

Espectroscopía FTIR CARACTERIZACIÓN

Triclorobóxido de aluminio (butanol) + ácido oxálico (catalizador de hidrólisis, para obtener un pH 5)

7

Espectroscopia NMR (espectros de RMN de giro de ángulo mágico (MASNMR) en el isótopo 27 𝐴𝑙) DRX y refinamiento de RietVeld (programas usados para refinar las estructuras cristalinas con el método de Rietveld)

RESULTADOS Y DISCUSIONES

8

Análisis Termogravimétrico (TGA) (Pérdida de peso y deshidroxilación)

Tres regiones de pérdida de peso

9

Espectroscopía FTIR

(Evolución de hidroxilo con temperatura)

Alta capacidad de las fases de alúmina para retener -OH. Explica la lenta disminución observada en la curva TG por encima de 520°C.

10

DRX y refinamiento de RietVeld

Estructuras cristalinas y transformaciones de fase

ϒ -AlO(OH): Celda unitaria ortorrómbica Grupo espacial Cmcm.

ϒ -Al2O3: Celda unitaria cúbica con el Grupo espacial Fd3m

θ-Al2O3 Celda unitaria monoclínica Grupo espacial C2/m.

11

12

13

DRX y refinamiento de RietVeld (programas usados para refinar las estructuras cristalinas con el método de Rietveld) Inferir la estructura cristalina de las fases de la muestra con un refinado de la misma

Se modela la estructura cristalina y los efectos de tamaño; el cual se usa para simula el patrón de difracción de neutrones producido por la muestra.

Los parámetros involucrados en el modelo se varían hasta que el patrón de difracción teórico se ajusta lo mejor posible a los resultados experimentales

Esta técnica refina estructuras cristalinas a partir de muestras policristalinas. El refinamiento proporciona información sobre las concentraciones de fase, que, para muestras nanocristalinas, son difíciles de obtener con otras técnicas.

14

Defectos catiónicos y aniónicos en las estructuras cristalinas.

15

Los defectos en la estructura cristalina se relacionan con sus propiedades catalíticas Las concentraciones de los defectos estructurales se adquirieron refinando la ocupación de los átomos para cada fase. Todas las fases tenían defectos: • Boehmita y θ-Al2O3 eran deficientes en oxígeno. • ϒ-Al2O3 era deficiente en aluminio.

Conclusiones de la técnica: ϒ-Al2O3 (completamente deshidroxilada):

refinamiento de la estructura cristalina de ϒ-Al2O3:

• 24 cationes y 32 aniones por celda unitaria. • iones de Al trivalentes • De los 24 sitios en la celda que puede aceptar el catión, solo 21.333 de ellos están ocupados. • En este caso, la estructura tiene 2.667 defectos catiónicos por celda unitaria.

• El número de defectos de aluminio era superior a 2,667. • Esto indica que algunos hidroxilos de boehmita persistían en la estructura de alúmina.

16

Refinamiento: Se obtiene el número de vacantes aunque no pudo identificar si las vacantes provienen de sitios tetraédricos u octaédricos

Espectroscopia NMR Ambiente local de aluminio.

Al tetraédrico y octaédrico Sustitución de iones de oxígeno de la red en la simetría octaédrica por grupos hidroxilo.

17

CONCLUSIONES

18

• ϒ-Al2O3 tenía vacantes de aluminio producidas por la incorporación de OH en su estructura cristalina. Estas vacantes correspondían principalmente a sitios de aluminio con simetría octaédrica en su mayoría. • Los grupos OH y los defectos catiónicos y aniónicos en las estructuras sin duda jugarán un papel importante en sus propiedades catalíticas.