Estudio de la textura de arcillas pilareadas mediante la adsorción de diferentes gases

J. VILLARROEL ROCHA; A.A. GARCÍA BLANCO; M.E. ROCA JALIL; L.C.A. DE OLIVEIRA; K. SAPAG

Workshop; Workshop de Nanoarcillas y sus aplicaciones; 2013

El desarrollo y la caracterización de materiales porosos son de gran interés en áreas como la catálisis y adsorción. Las arcillas pilareadas (PILC), son materiales porosos sintetizados a partir de la intercalación de cationes complejos metálicos en la región interlaminar de las arcillas naturales mediante intercambio catiónico seguido de tratamientos térmicos. Los pilares de óxido formados en la interlámina después de la calcinación, evitan el colapso del material y generan de esta forma una estructura microporosa estable (Kloprogge, 1998; Gil et al, 2008). Una partícula está formada por unas 10 láminas, las que se agrupan dejando espacios interpartículares del tamaño de los mesoporos. En este sentido, las PILC son materiales micro-mesoporosos y el conocimiento de sus propiedades texturales (superficie específica, volúmenes de poro y la distribución de tamaño de poros) es esencial para su diseño y el estudio de sus posibles aplicaciones. La caracterización textural de los materiales porosos se obtiene generalmente por adsorción-desorción de N2 a 77 K, pero la adsorción de otros gases se puede utilizar para obtener información complementaria acerca de su porosidad. En este trabajo, se sintetizaron arcillas pilareadas con diferentes oligocationes (Al, Si, Fe y Zr) a partir de una bentonita natural argentina. Estos materiales se caracterizaron estructuralmente por DRX y TEM, y texturalmente por ads-des de N2 y Ar a 77 K (desde bajas presiones hasta 1 bar) y por adsorción de CO2 a 273 K (hasta 10 bares) con el objetivo de obtener un estudio completo de su microestructura. Así mismo, se evaluó la consistencia entre las propiedades estructurales y texturales de las PILC. La Figura 1 muestra las isotermas de adsorción-desorción de N2 a 77 K, de los materiales estudiados. Estas isotermas muestran el desarrollo de la microporosidad en las PILC, por la cantidad adsorbida a presiones relativamente bajas, y su mesoporosidad, por la presencia de ciclos de histéresis. El material con el mayor desarrollo de microporos y en consecuencia mayor SBET fue la Si-PILC. En cambio la muestra pilareada con Fe presentó la más baja SBET y una ancha distribución de mesoporosos.