Influencia de Hierro (Fe) sustitucional en filosilicatos tipo 2:1

V. L. DIAZ DE ROSA; A. V. GIL REBAZA.; M. L. MONTES; M. A. TAYLOR; R. E. ALONSO

San Carlos de Bariloche

Congreso; Reunión de la Asociació Física Argentina; 2022

En las últimas decadas se ha manifestado gran interés por la búsqueda de tecnologías ecológicas y de bajo costo para la eliminacióon de contaminantes de aguas residuales. Estas tecnologías de remediación, ampliamente extendidas, se basan en el proceso de sorción de los contaminantes. Entre los materiales absorbentes se encuentran los minerales arcillosos, las esmectitas que presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones óxidos e hidroxilos. Se trata de losilicatos de tipo 2:1, como la montmorillonita (MMT), formados por dos capas tetraédricas y una octaédrica que constituyen una estructura tipo sandwich TOT[1]. Además de esto, comomateriales de remediacióon se busca agregar magnetismo permanente a los adsorbentes, ya que esta propiedad los hace aptos para ser manipulados por campos magnéticos externos, reduciendo así los riesgos potenciales para la salud asociados con los métodos de manipulación directa [2].El presente trabajo resume los resultados preliminares de un estudio teórico en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) de la influencia del Fe sustitucional en Na-MMT, Na0.41 [(MgAl3O8 (OH)4(Si8O12)]2, n(H2O) [3]. Los resultados permitirán avanzar en un posterior estudio de las arcillas magnéticamente modificadas.Para los cálculos de primeros principios se utilizó el método de pseudopotenciales y ondas planas (Código Quantum Espresso [4]). El término de correlación-intercambio se ha descrito con GGA-PBE [5]. La estructura de partida fue la fase prístina de la Na-MMT. Primeramente, en la celda unidad se reemplazó el átomo de magnesio (Mg) por Fe, luego se construyeron celdas de 2x1x1 y 2x2x1 en las cuales se incorporó 1 Fe en diferentes sitios, tanto tetraédricos (reemplazando a 1 Si) como octaédricos (reemplazando 1 Al o 1 Mg). El gradiente de campo eléctrico fue determinado en los diferentes átomos constituyentes, así como para el Fe utilizando el método GIPAW[6]. Los resultados fueron contrastados con datos experimentales obtenidos por espectroscopia Mossbauer. El d001 obtenido para las diferentes estructuras propuestas fue comparado con los valores obtenidos por XRD para Na-MMT. A partir de esto se observó que el Fe sustitucional en la celda unitaria produce una disminución del d001.Referencias[1] F. Uddin, ((Montmorillonite: An Introduction to Properties and Utilization)), en Current Topics in theUtilization of Clay in Industrial and Medical Applications, M. Zoveidavianpoor, Ed. InTech, 2018. doi: 10.5772/intechopen.77987.[2] M. L. Montes et al., ((Eect of synthetic beidellite structural characteristics on the properties of beidellite/Feoxides magnetic composites as Sr and Cs adsorbent materials)), Materials Chemistry and Physics, vol. 245, p.122760, abr. 2020, doi: 10.1016/j.matchemphys.2020.122760.[3] E. Scholtzova, L. Jankovi?, y D. Tunega, ((Stability of Tetrabutylphosphonium Beidellite Organoclay)), J.Phys. Chem. C, vol. 122, n.o 15, pp. 8380-8389, abr. 2018, doi: 10.1021/acs.jpcc.8b01042.[4] P. Giannozzi et al., ((Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO)), J. Phys.:Condens. Matter, vol. 29, n.o 46, p. 465901, nov. 2017, doi: 10.1088/1361-648X/aa8f79.[5] J. P. Perdew, K. Burke, y M. Ernzerhof, ((Generalized Gradient Approximation Made Simple)), Phys. Rev.Lett., vol. 77, n.o 18, pp. 3865-3868, oct. 1996, doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865.[6] J. R. Yates, C. J. Pickard, y F. Mauri, ((Calculation of NMR chemical shifts for extended systems usingultrasoft pseudopotentials)), Phys. Rev. B, vol. 76, n.o 2, p. 024401, jul. 2007, doi: 10.1103/PhysRevB.76.024401.