Coordinación de iones de Litio en materiales mesoporosos MCM-41

P. CARRARO; C. VALENTINUZZI; F. VACA CHAVEZ; G. A. EIMER; M. OLIVA; G. A. MONTI

Merlo

Congreso; 100º Reunión Nacional de Física; 2015

Asociación Física Argentina

Una importante aplicación de los silicatosmesoporosos (diámetro de poro entre 2y 50 nm [1])  es su empleo para el almacenamiento dehidrógeno. El hidrógeno es considerado como un combustible conveniente, limpioy económico. Sin embargo, comparado con otros combustibles de origen fósilalmacena la menor cantidad de energía por unidad de volumen en condicionesambiente. Resulta fundamental almacenarlo en las cantidades requeridas y podertransportarlo de manera segura ya que es un gas altamente inflamable. Los materiales mesoporosos con elevada área específica yvolumen de poros son actualmente estudiados como una alternativa dealmacenamiento de hidrógeno mediante el proceso de adsorción. Dopado condiferentes tipos de metales que generan los sitios activos del material, seutilizan como catalizadores o adsorbentes de moléculas voluminosas; por estarazón es importante estudiar procesos de síntesis de mesoporos para mejorar laestructura de estos materiales modificados con metales.En este trabajo mediante Resonancia MagnéticaNuclear de Estado Sólido (RMS) estudiamos materiales mesoporos ordenados (MMO)de sílice tipo MCM-41 dopado con Li sintetizados mediante dos métodos distintoscon el objetivo de identificar los estados de coordinación de Li y determinarlas intensidades relativas de las poblaciones correspondientes a iones de Li+ubicados dentro de los poros y en la parte amorfa del material a losfines de optimizar el almacenamiento de hidrógeno. Los MMO tipo MCM-41 tienen un arreglo hexagonal de poros unidimensionales,con diámetros de entre 2 y 10 nm y áreas específicas superiores a 1000 m2/g,por lo que resultan convenientes como adsorbentes de moléculas voluminosas. Los MMO estudiados en este trabajofueron sintetizados mediante el método TIE (Li-TIE) [2] y el método HT (Li(20)0,Li(20)1, Li(20)3 [3].Se adquirieron espectros de RMN espectros de 7Li usando la técnicade  rotación al ángulo mágico atemperatura ambiente en un espectrómetro Bruker Avance 300 (LANAIS de RMS,FaMAF) operando a frecuencia de resonancia de 116.6 MHz para núcleo de 7Li.La velocidad de rotación empleada fue de 5 kHz, adquiriendo 16 promedios con untiempo de recuperación de 100s. Utilizamos como referencia la sal LiCl (señalde resonancia a 0 ppm) empleada para dopar los materiales mesoporosos. Los espectros obtenidos permiten observar detalles de la estructura de coordinaciónde Li. Observamos resonancias a un corrimiento químico alrededor de 2 ppm, loscuales son asignados a iones de Li+ coordinados con el materialMCM-41. Las resonancias presentan formas asimétricas las cuales son resueltasmediante la superposición de dos líneas correspondientes a distintaspoblaciones: una población de iones de Li+ ubicados dentro de los poros yotra población de iones de Li+ en la parte amorfa.  Esimportante señalar que la sal resulta completamente disociada al sintetizarsecon el MMO ya que la resonancia correspondiente al corrimiento químicoalrededor de 0 ppm no aparece en el espectro.[1] IUPAC Manual of Symbols and Technology,Appendix 2, Pt.1, Colloid and Surface Chemistry PureAppl Chem 31 578 (1972)[2] V. Elías, M. Crivello, E. Herrero, S. Casuscelli, G.Eimer, J. Non-Cryst. Solids 355 1269 (2009) [3] R. Elías; M. E.Crivello; E. R. Herrero; S. G. Casuscelli and G. A. Eimer; Industrial & Engineering Chemistry Research, 48 9076 (2009)