Síntesis y Caracterización de un Nuevo NanoCatalizador Diseñado con Nanopartículas de Iridio Dispersas Sobre el Carbón Nanoestructurado CMK-1

JULIANA M. JUÁREZ; MARCOS B. GÓMEZ COSTA ; OSCAR A. ANUNZIATA

Buenos Aires

Congreso; 1º congreso de ingeniería de procesos y productos y 3º jornada del programa de ingenieria de procesos y productos de la UTN; 2013

UTN

Los carbones mesoestructurados de Corea (Carbon Mesostructured from Korea, CMK) son una familia de carbones mesoporosos ordenados (Ordered Mesoporous Carbon, OMC). Los CMK producidos en el interior de los canales de aluminosilicatos mesoestructurados empleados como verdaderos nanoreactores, tienen superficies específicas de 1000 a 2000 m2 / g y volúmenes de poro de 0,5 a 1 ml / g. Los carbones los preparamos empleando un  direccionador de estructura, que implicó la introducción de precursores de carbono adecuados en los poros ordenados del material mesoporoso en base a silicatos (MCM), que actúa como un nanoreactor,  seguido de carbonización y finalmente la eliminación térmica de los precursores carbonizados. Estos materiales de carbono por lo general tienen áreas superficiales específicas y volúmenes de poro grandes. En este trabajo, el carbón poroso ordenado designado como CMK-1 se sintetizó por la réplica de la MCM-48, y luego modificada sustancialmente con Iridio y con tratamientos térmicos en diferentes condiciones a fin de obtener una elevada dispersión de nanopartículas Ir. Estos materiales CMK-1 e Ir-CMK-1 son prometedores para aplicaciones catalíticas (como catalizador para hidrogenaciones e hidrotratamientos), almacenamiento de hidrógeno, preparación de dispositivos electrónicos nanoestructurados, etc. Específicamente la adsorción de hidrógeno sobre materiales carbonosos nanoestructurados ha mostrado mucho interés en el ámbito científico. Nuestro objetivo fue sintetizar y caracterizar CMK-1 modificada con Ir obteniendo nanopartículas de Ir. La caracterización de estos materiales se realizó por difracción de rayos X (XRD), área superficial (BET), microscopía de transmisión electrónica (HRTEM), microscopía de barrido electrónico y quimisorción de hidrógeno. El patrón XRD exhibe tres grandes picos Ir metálico disperso sobre el carbón nanoestructurado CMK-1 correspondientes a los planos (1 1 1), (2 0 0) y (2 2 0).  Se realizó una estimación del tamaño de cristal por XRD según la fórmula de Scherrer. El tamaño promedio,  de cristal estimado por XRD para tres planos de difracción del Ir fue de 7 nm. La dispersión y tamaño de los cristales del metal son bastante uniformes y aplicando un análisis poblacional  el 80% de los cristales de Ir son de 5-5,5 nm. La dispersión de iridio en la muestra de Ir-CMK-1 reducida también se determinó por adsorción de pulsos de H2 a temperatura ambiente. El valor de la dispersión del Ir es de 31,4% y el diámetro medio de las nanopartículas de Iridio obtenido por quimisorción de H2 es de 5,3 nm, en correspondencia con los datos obtenidos por XRD y HRTEM Por lo tanto este material presenta una alta dispersión de nanopartículas de Ir con un diámetro medio comprendido entre 5 - 7 nm.