Síntesis y caracterización estructural de nanocompuestos basados en arcillas intercambiadas con DL-Alanina.

FACUNDO BARRAQUÉ; MARIA LUCIANA MONTES; ROSA MARÍA TORRES SÁNCHEZ; ROBERTO CANDAL; MARIELA ALEJANDRA FERNÁNDEZ; ROBERTO CARLOS MERCADER

Buenos Aires

Conferencia; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2019

CNEA, INTI

La montmorillonita (Mt) pertenece a un grupo de arcillas de estructura laminar del tipo T: O: T formada por tetraedros de SiO2 y octaedros de Al2O3 separados por un espacio interlaminar nanométrico ocupado por cationes. Este espacio es versátil frente a la intercalación de moléculas de distinta naturaleza que modifican las propiedades del mineral. En particular, la modificación con aminoácidos [1] puede mejorar la selectividad frente a la adsorción de metales [2] e incrementar la biocompatibilidad de los materiales [3].En este trabajo se evalúan cambios estructurales en Mt por incorporación de distintas concentraciones de DL-Alanina (AA). Para obtener materiales tecnológicamente favorables en la remoción de contaminantes, posteriormente se sintetizó magnetita en presencia de los sistemas Mt-AA. La Mt fue modificada por reacciones de intercambio catiónico a pH=4 con tres proporciones de AA correspondientes al 100%, 150% y 250% de la capacidad de intercambio catiónico original (muestras AA100Mt, AA150Mt y AA250Mt). Sobre los híbridos orgánico/inorgánicos obtenidos se sintetizaron nanopartículas de magnetita por nucleación mediante el proceso de oxidación alcalina en presencia de nitratos, obteniendo AA100MtMag, AA150MtMag y AA250MtMag. Mediante difracción de rayos X se analizó la posición del pico correspondiente al plano d001 que se relaciona con la distancia del espacio interlaminar (originalmente 1,3 nm para Mt). La muestra AA250Mt presentó un único pico asociado a una distancia de 1,5 nm indicando que el intercambio con AA se realizó homogéneamente en todo el material. Sin embargo, para concentraciones menores de AA (100% y 150%), fue necesario deconvolucionar la señal en dos, mostrando que parte del mineral fue intercambiado con AA (d001=1,5 nm) y que una proporción de arcilla mantuvo su espaciado original. Todas las muestras magnéticas mostraron un único espaciado coincidente con el de la Mt, lo cual podría revelar que las condiciones de la síntesis de magnetita removieron la AA de su superficie interna, es decir, del espacio interlaminar.Las medidas de potencial zeta indicaron que existe una interacción de las moléculas orgánicas con la Mt a nivel de la superficie externa. Las muestras AA150Mt y AA250Mt mostraron carga superficial ligeramente más positiva (⁓10 mV) que la Mt, indicando que moléculas de AA cargadas positivamente anularon parcialmente la carga negativa superficial de la Mt. Por su parte, la muestra AA100Mt no mostró diferencias respecto de Mt, probablemente debido a que la cantidad de AA no fue suficientemente grande para evidenciar el efecto antes mencionado. Sólo la muestra AA150MtMag mostró una disminución del potencial zeta (⁓10 mV) luego de la síntesis de magnetita.[1]Ramos, M. E., & Huertas, F. J. Applied Clay Science, 80 (2013) 10-17. [2]El Adraa, K., Georgelin, T., Lambert, J. F., Jaber, F., Tielens, F., & Jaber, M. Chemical Engineering Journal 314 (2017) 406-417.[3]Mallakpour, S., & Dinari, M. Journal of thermal analysis and calorimetry,111(1) (2013) 611-618.