INQUIMAE   12526
INSTITUTO DE QUIMICA, FISICA DE LOS MATERIALES, MEDIOAMBIENTE Y ENERGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de la influencia del tipo de ácido catalizador en la síntesis de matrices de óxido de silício
Autor/es:
NOEL JAVIER MORALES MENDOZA; CRISTIÁN HUCK IRIART; SILVIA N. GOYANES; MARIA LIDIA HERRERA; ROBERTO J. CANDAL
Lugar:
Santa Fe
Reunión:
Taller; I I Taller de la Asociación Argentina de Cristalografía Técnicas de Luz Sincrotrón para Caracterización de Materiales; 2012
Resumen:
El estudio de la síntesis de geles y xerogeles de SiO2 es importante para el desarrollo de sistemas
híbridos, adsorbentes y catalizadores entre muchos otros. En estas aplicaciones la microestructura del
SiO
2 juega un rol importante. El método sol-gel es un método químico que permite la obtención de
geles y xerogeles de óxidos en forma sencilla a temperaturas relativamente bajas. El precursor más
comúnmente empleado es el tetraetilortosilicato (TEOS), y dependiendo de los parámetros de síntesis
la estructura final del material puede cambiar. En particular el efecto del tipo de ácido, usado como
catalizador de la hidrólisis y condensación, sobre la
microestructura del material no ha sido suficientemente
explorado. Se sintetizaron soles de SiO
2 a partir de
TEOS en medio etanólico, usando diferentes ácidos
como catalizador (HF, HNO
3 y HCl), con
concentraciones: 0.065 mol/L (1), 0.130 mol/L (2) ó
0.260 mol/L (3). Se obtuvieron geles y posteriormente
xerogeles por evaporación a 23 ºC y 50%HR durante
una semana. Los xerogeles se calcinaron a 450 °C por
10h en aire. La evolución de la transición sol-gel se
siguió por HRMN, determinándose el tiempo de
relajación de spin nuclear (T2). El aumento de la
concentración de acido HF condujo a estructuras más
abiertas y/o a una mayor cantidad de solvente atrapado.
La microestructura de los geles y xerogeles se determinó por SAXS (adecuado para sistemas no
cristalinos) y la de los xerogeles calcinados también por adsorción de N
2 (BET). La información
obtenida por SAXS se analizó por dos modelos diferentes basados en [1] y [2]. Los resultados
obtenidos fueron comparables. Se determinó que los geles presentan estructuras fractales. El radio de
giro (Rg2) aumenta con la concentración de HF (10 a 14 nm), indicando la formación de estructuras
porosas más abiertas, en acuerdo con los resultados de HRMN. Cuando se usó HCl o HNO
3 se
determinaron valores mucho menores de RG2 y Rg1 (diámetro de partícula primaria) sugiriendo una
estructura diferente. Los xerogeles calcinados obtenidos usando HF presentaron pendiente de Porod
4,0 correspondiente a superficies de separación lisas, mientras que los otros presentaron superficies
rugosas. El primer caso es consistente con estructuras particuladas y el segundo con poliméricas. El
análisis BET mostró que los xerogeles obtenidos usando HF son mesoporosos (tipo IV) mientras que
los otros son microporosos (tipo I); lo cual es consistente con estructuras particuladas y poliméricas
respectivamente. El tipo de ácido tiene un fuerte efecto en la microestructura final del gel y xerogel.
La fuerte nucleofilidad del ion F- condujo a una estructura final más particulada, mientras que con
HCl y HNO3 se obtuvieron estructuras más del tipo polimérica.