ESTUDIO DE PROPIEDADES SUPERFICIALES DE CuGaO2

BOSCO, MARTA V.; MURGIDA, GUSTAVO E.; FORNERO, ESTEBAN; CALAZA, FLORENCIA C.; HERNANDEZ GARRIDO, JUAN; GANDUVLIA-PIROVANO, M. VERÓNICA; BONIVARDI, ADRIÁN

La Plata

Congreso; XXII CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA LA PLATA 2021; 2021

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica - UNLP

Introducción. Existe consenso acerca del rol preponderante del Cu+ en una diversidadde reacciones catalíticas heterogéneas (e.g., síntesis de metanol [1], oxidación de HCl[2] y oxidación de CO [3], entre otras), catión difícil de estabilizar en la superficie. Unaexcepción promisoria para estabilizar Cu+ podría brindarla la familia de las delafositas(de formula general A+B3+O2, A= Cu), escasamente estudiada en catálisis heterogénea.Inspirados en la notoria estabilidad lograda por algunos de nosotros en catalizadores deCu/Ga2O3/ZrO2 para la síntesis de metanol a partir de CO2 [1], en este trabajo sepresentan los resultados de la síntesis, caracterización detallada (mediante HRTEM,XRD, XPS y FTIR) de delafosita cuprosa de galio (CuGaO2) y su reactividad en laoxidación de CO. Además, se modeló por DFT la adsorción de CO sobre la superficieCuGaO2(110) mediante las aproximaciones GGA+U y HSE.Resultados. XRD de CuGaO2 preparada por síntesis hidrotérmica con microondas,reveló sólo la fase cristalina romboédrica propia de delafosita, sin observarse cambiosde fase luego de tratamientos de oxidación (20 %O2/Ar, 573 K) o reducción (H2, 553 K).XPS confirmó la prevalencia de Cu+ en la superficie. El análisis estructural ycomposicional por HAADF-STEM y EDS-STEM de CuGaO2 mostró la formación denanoplacas hexagonales porosas con una distribución de Cu, Ga y O homogénea propiade la estructura cristalina de delafosita. Mientras que las caras de dichas nanoplacasexpusieron solo cationes Ga3+, los bordes fueron típicos de CuGaO2(110), dejandoexpuestos Cu+ y Ga3+. La adsorción de CO sobre CuGaO2 seguida por FTIR atemperatura ambiente, indicó la presencia de dos bandas (2122 y 2112 cm-1) típicas deCO sobre sitios Cu+. Los cálculos DFT en CuGaO2(110) indicaron la presencia dediferentes posibilidades de absorción de CO tanto sobre Cu+ como Ga3+. El análisis deestabilidad, distancias y órdenes de enlace y frecuencias de vibración correlacionadoscon los resultados experimentales de IR, sugieren que bajo nuestras condicionesexperimentales prevalece la adsorción de dos estructuras de CO lineal sobre Cu+.Por último, CuGaO2 fue más activa y estable frente a la oxidación de CO comparadocon Cu/SiO2 y Cu/Ga2O3, empleados como catalizadores de referencia.Conclusiones. CuGaO2 es un material nanoestructurado promisorio para reaccionesdonde el Cu+, presente en toda la estructura, puede estabilizarse en la superficie.Referencias1) Sanguineti et al., Appl. Catal. A: Gen., 2015, 504, 476-481.2) Mondelli et al., Chem. Comm., 2011, 47, 7173-71-75.3) Xu et al., J. Phys. Chem. C, 2014, 118, 15902−15909.