Estudio de microscoía electrónica de transmision para materiales

ESTUDIO DE MICROSCOÍA ELECTRÓNICA DE TRANSMISION PARA
MATERIALES MESOPOROS MODIFICADOS CON HIERRO
N. Cuello1, V. Elías1,4, M. Crivello1,G. Pechi2, M. Oliva3,4, G. Eimer1,4
1
CITeQ-CONICET, UTN-FRC, Maestro López y Cruz Roja, Ciudad Universitaria, 5016, Córdoba, Argentina
2
Facultadde Ciencias Químicas, Universidad de Concepción, Casilla160-C,Concepción,Chile.
3
FaMAF-UNC, Medina Allende s/n, Ciudad Universitaria, 5016, Córdoba, Argentina
4
CONICET
[email protected]
Absorbancia (unit. arb.)
La capacidad de los tamices moleculares mesoporosos para adsorber selectivamente
distintos sustratos o para actuar como reservorios para una variedad de nano-partículas,
depende del diámetro de poros del material y de las modificaciones químicas de su
superficie. Entre estos materiales se destacan los del tipo MCM-41 debido a su estructura
de ordenamiento hexagonal de poros unidimensionales cuyos diámetros pueden controlarse
entre 2 y 10 nm y sus altas áreas específicas.
En este trabajo se prepararon materiales mesoporosos del tipo Fe-MCM-41sintetizados
por el método de incorporación directa del metal en el gel de síntesis. La composición
molar del gel fue: Si/Fe=60 ó 20, el cual se agitó 4 h a Tamb. y luego 3 h a 70 °C, se filtró,
lavó y secó a 60°C por 12 h. Finalmente, el agente plantilla se evacuó de las muestras
mediante calentamiento bajo flujo de N2 y posterior calcinación a 500 °C.
Los materiales sólidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX),
Espectroscopía UV-Visible con Reflectancia Difusa (UV-Vis RD) y Microscopía
Electrónica de Transmisión (MET).
Los patrones de DRX a bajo ángulo de todas las muestras muestran un ordenamiento
regular característico de los materiales del tipo MCM-41. En tanto, los patrones a alto
ángulo no evidenciaron la presencia de fases cristalinas de óxidos de Fe. Por lo tanto si
estos óxidos existen, estarían presentes como especies amorfas o demasiado pequeñas
encontrándose, probablemente, dentro de los mesoporos y altamente dispersas sobre la
superficie. La figura 1 muestra los espectros UV-Vis RD de las muestras sintetizadas. Éstos
evidenciaron una intensa banda de
absorción a 200-300nm característica
de la incorporación del metal dentro
de la estructura. La absorción a
mayores longitudes de onda puede
b
atribuirse tanto a especies metálicas
oligonucleares del tipo (FeO)n como
a
a los óxidos del metal.
Las figuras 2a y 2b, muestran las
imágenes MET de las muestras
sintetizadas, donde es posible
observar la presencia de mesocanales
200
300
400
500
600
700
800
900
rectos paralelos bien ordenados, con
Longitud de Onda (nm)
arreglo hexagonal característico de
Figura 1: Espectros UV-Vis RD de Fe-MCM-41
materiales de tipo MCM – 41. El
a) Si/Fe=60 b)Si/Fe=20
tamaño de poro fue estimado en
aproximadamente 3,6 nm. Estas imágenes no permitieron detectar la presencia de óxidos,
los cuales sí fueron evidenciados por UV- Vis RD, probablemente debido al bajo contenido
del metal en las muestras (6,3% y 2,6% p/p). En ninguna muestra pudo observarse fases de
óxidos segregados a pesar que los mismos fueron detectados por UV-Vis RD.
Figura 2: Imagen MET de Fe-MCM-41, relación Si/Fe=60 (2,6%p/p de Fe)
Figura 3: Imagen MET de Fe-MCM-41, relación Si/Fe=20 (6,3%p/p de Fe)
CONCLUSIÓN
Se prepararon tamices moleculares mesoporosos por incorporación directa del Fe en el gel de
síntesis. Se obtuvieron estructuras
del tipo MCM-41 de alto ordenamiento estructural,
evidenciado por DRX y MET. La presencia incrementada de óxidos en el material con mayor
contenido de hierro pudo ser detectada por Uv-Vis RD aunque no así por MET.