Estudio de las propiedades superficiales y determinación de la distribución de Pt en catalizadores Pt-NaA mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X

LAURA M. CORNAGLIA; YOHANA MARTÍNEZ GALEANO; ANA M. TARDITI

San Luis

Encuentro; VIII Ecuentro de Física y Química de Superficies; 2018

Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos que presentan un amplio rango de aplicaciones incluyendo catálisis, procesos de separación, electrónica y sensores químicos. Estos materiales presentan propiedades como alta estabilidad química y térmica, elevada superficie específica y tamaño de poro pequeño; convirtiéndolos en potenciales soportes para el desarrollo de sistemas catalíticos. Una de las principales ventajas es la habilidad para incorporar metales en la estructura porosa de los mismos mejorando la selectividad y actividad catalítica en diversas reacciones. La incorporación de metales en las zeolitas, puede realizarse por diferentes métodos, dentro de los cuales, el de encapsulado se presenta como una alternativa promisoria ya que permite incorporar aglomerados metálicos en la estructura cristalina mediante la adición directa de los precursores metálicos en el gel de síntesis1. En el presente trabajo se estudiaron las propiedades superficiales de catalizadores Pt-NaA preparados por el método de encapsulado utilizando calentamiento convencional y radiación microondas.Los catalizadores fueron preparados mediante el encapsulado de Pt en la estructura de la zeolita NaA, preparándose muestras con diferentes contenidos metálicos. Se empleó un gel de síntesis concentrado y la síntesis hidrotérmica se llevó a cabo a 90 °C durante 8 horas (calentamiento con baño térmico) ó 1 hora (calentamiento en microondas). Los polvos recolectados fueron analizados mediante difracción de rayos X (DRX), confirmándose la obtención de la zeolita NaA pura para ambas fuentes de calentamiento. Por otra parte, no se observaron las reflexiones características del Pt, lo cual sugiere que las partículas incorporadas en la estructura cristalina son pequeñas.La composición másica de los catalizadores PtNaA fue determinada mediante florescencia de rayos X y la composición superficial mediante XPS. En todas las muestras reducidas a 400°C se observó solamente la presencia de Pt0 en la superficie, mientras que la relación Pt/Al superficial fue considerablemente menor que la relación másica, lo cual sugiere que las partículas de Pt se ubican preferencialmente en el interior de la estructura cristalina de la zeolita. Por otra parte, comparando las relaciones atómicas Pt/Si superficiales en función de la relación volumétrica, se observó una tendencia lineal para las muestras con menores contenidos de Pt. Está linealidad indica la presencia de partículas de Pt de tamaño uniforme y homogéneamente distribuidas. Además, puede inferirse que las partículas están distribuidas homogéneamente en el área total de la zeolita y no solo en el área externa2. Los resultados obtenidos mediante XPS estuvieron en concordancia con lo observado mediante microscopia electrónica de transmisión en donde se observó una alta distribución de la fase activa con tamaños de partícula entre 1,3 y 5,0 nm. Los sólidos fueron evaluados en la reacción del gas de agua a 400 °C y una relación H2O/CO de 2. Todos los catalizadores Pt-NaA exhibieron un buen desempeño presentando un 100% de selectividad al H2. Se obtuvieron conversiones del 70% para catalizadores con 0,6% de Pt y del 97% para muestras con 2,2% de Pt. La relación Pt/Si superficial de los catalizadores usados fue similar a la de las muestras frescas, lo cual indica que no se produjo el sinterizado de las partículas bajo las condiciones de reacción estudiadas. Además, no se observó reoxidación superficial del Pt, en concordancia con la alta estabilidad de los catalizadores durante la de reacción.