Adsorción de H2 (D2), CO y CO2 sobre Ga2O3

S.E. COLLINS, M.A. BALTANÁS, A.L. BONIVARDI

Bahía Blanca, Argentina

Congreso; XIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2003

Sociedad Argentina de Investigación Fisicoquímica

El Ga2O3 se presenta como un promisorio material catalítico para la hidrogenación de CO2 a metanol. Conocer sus propiedades quimisortivas para con los reactivos (e intermediarios) de esta reacción resulta indispensable para el acabado entendimiento de su mecanismo. Se utilizó FT-IR in-situ para caracterizar las especies generadas sobre Ga2O3 al adsorber H2, D2, CO2 y CO en diferentes condiciones de presión, estática y en flujo (10-4 - 760 Torr), y temperatura (323-723 K). Se estudiaron dos tipos de Ga2O3: i) polimórfico (fases a, b y GaOOH; Sg = 20m2/g) y ii) cristalino (fase b; Sg = 12m2/g).El H2 se quimisorbe disociativamente, produciendo especies Gad+-H (d+~1) (nGad+-H a 2005-1975 cm-1) para T > 500K y alcanzando un máximo de absorbancia a 673K. La asignación se verificó adsorbiendo D2. La proporcionalidad de la señal nGa d+-H con la Sg de ambos óxidos indica su procedencia superficial. Se halló evidencia de la presencia dos sitios Ga(d+) capaces de adsorber H2 reversible e irreversiblemente. Se midieron DHads reversible y la Edes irreversible En ambos materiales, la exposición a CO2 produjo bicarbonato (HCO3-) y carbonatos bi (b-CO3=) y polidentado (p-CO3=), mostrando todos ellos una adsorción reversible con la presión, aún a baja temperatura (323K). Sólo la cantidad de HCO3- y p-CO3= fue proporcional a la Sg de los óxidos. La estabilidad térmica de estas especies fue: b-CO3= » HCO3- (£523K) < p-CO3= (<723K). Se asignaron señales empleando la correlación entre grupos de bandas al variar sus intensidades con rampas de temperatura, las diferencias de frecuencia entre la vibración simétrica y asimétrica (DnCOOO) y la estabilidad térmica relativa de los carbonatos. La adsorción de CO2 se llevó a cabo sobre óxidos reducidos (H2) y oxidados (O2) in-situ; no se detectaron corrimientos de las señales de los carbonatos atribuibles a diferentes estados de oxidación del galio superficial (Ga(III) o Ga(I)). La adsorción de CO no produjo carbonato, sino una pequeña cantidad de formiato bidentado a T>500 K.