Caracterización exhaustiva mediante técnicas basadas en la utilización de luz sincrotrón de coloides de SiO2-TiO2

MARÍA LAURA VERA; ALEJANDRA CALVO; FELIX GREGORIO REQUEJO

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

En este trabajo se sintetizaron diferentes coloides basados en la mezcla de los óxidos SiO2 y TiO2. Este tipo de materiales presentan una extensa aplicación en el área de catálisis, gracias a la exaltación de las propiedades de los óxidos puros y especialmente por el surgimiento de nuevas características propias del sistema mixto como una mayor estabilidad térmica, nuevos sitios activos, entre otras.[i]La caracterización exhaustiva de los mismos a escala atómica es el factor limitante para poder ampliar su rango de sus aplicaciones. Para la obtención del coloide en estudio, se llevaron a cabo síntesis originales mediante protocolos basados en el método de Stober[ii], en condiciones de catálisis básica, empleando NH4OH como catalizador, en medio etanólico. La preparación se realizó en un solo paso de síntesis. Se empleó TEOS (tetraetilortosilicato) como precursor del SiO2 y Ti(Obun)4  como precursor del TiO2. Dada la desigualdad en la reactividad de ambos precursores fue necesario optimizar la ruta de síntesis, evaluando diversas estrategias para compatibilizar la química de ambos precursores, como el uso de Acetil Acetona (Acac) para complejar el Ti o los diferentes órdenes de agregado de los precursores. Además, se evaluaron diversos métodos de purificación basados en lavados sucesivos mediante ultra sonido seguidos por centrifugación y/o evaporación del solvente. La caracterización convencional se llevó a cabo mediante Microscopia de Barrido Electrónico (SEM) y la presencia de fases segregadas o mixtas de los óxidos se estudió mediante la técnica Espectroscopia IR de Reflectancia Difusa (DRIFTS). Además, se realizó una caracterización mediante la combinación de las técnicas Espectroscopia Fotoelectrónica de rayos X  (XPS)  y  Espectroscopia de Absorción de rayos X en las cercanías del borde de absorción (XANES) por dos métodos: transmisión (TRANS) y por reposición de carga (TEY). La utilización de estas tres técnicas de forma combinada permitió: la caracterización química superficial de los coloides y la obtención de la ubicación espacial de los óxidos mixtos. Esto fue posible dada la diferencia de profundidad de la sonda de análisis en cada una de las técnicas[iii] El análisis combinado, mediante las técnicas XPS, XANES-TRANS y XANES-TEY, permitió establecer un esquema de la distribución atómica de los óxidos y su grado de cristalinidad en cada uno de los coloides sintetizados. Las muestras preparadas con Acac presentaron una distribución más homogénea del TiO2 en el SiO2, pero en las mismas no se observó TiO2 en la superficie de las partículas. Por otro lado sin presencia de Acac, se logró una mayor incorporación de TiO2 pero con menor grado de homogeneidad, en este caso si se obtuvo el mismo en la superficie. En todos los casos estudiados se observó la formación de óxidos amorfos. [i] X. Gao, I.E. Wachs, Catalysis Today. 233 (1999) [ii] A.F. Werner Stöber , E. Bohn, J. Colloid interface Sci. 62 (1968) [iii] M.L. Vera, Síntesis y caracterización de nanopartículas de óxidos mixtos SiO2-TiO2 . Tesina de grado. UNLP. (2013)