Síntesis y caracterización estructural de hidrotalcitas de Cu-Zn-Al / Synthesis and structural characterization of Zn-Al-Cu hydrotalcites / Síntese e caracterização estrutural de hidrotalcitas de Cu-Zn-Al

RESUMEN

Las hidrotalcitas pueden ser usadas en áreas como catálisis, medicina, química ambiental, entre otras. Dependiendo de los metales presentes, los sólidos derivados de la calcinación de hidrotalcitas también son usados debido a su carácter básico, efecto de memoria y alta área superficial especifica. En este estudio se describen algunas características de hidrotalcitas a base de Cu-Zn-Al. Los análisis se realizaron usando AAS, DRX, FTIR, TGA y DSC. En el espectro FTIR se observó que, en los sólidos con mayor cantidad de cobre, la banda del estiramiento O••H (M••OH, H••OH) se desplazó a valores más bajos de número de onda, debido a que la densidad electrónica de los grupos OH se orienta hacia el centro metálico de cobre. En todos los sólidos se observó la formación de la fase hidrotalcita, y de la fase Cu(OH)) en los sólidos con mayor contenido de cobre, lo que puede ser atribuido al efecto Jahn-Teller. Los resultados mostraron que los sólidos con mayor contenidode cobre colapsan en temperaturas menores. En todas las muestras se observaron eventos como:descomposición de la estructura HTLc, formación de óxidos metálicos y descomposición decarbonatos que quedaron ocluidos en los poros de los sólidos debido al colapso de la estructuralaminar.

ABSTRACT

Hydrotalcite-like compounds have been used in catalysis, medicine, environmental chemistry, and other applications. Depending on the metals present, the solids obtained by calcination can be used due to their basicity, memory effect, and high specific surface area. This study describes some characteristics of hydrotalcites based on Cu-Zn-Al. The solids were characterized by AAS, XRD, FTIR, DSC and TGA. In the FTIR spectra it was observed that in the solids with higher copper contents the band signed to O••H stretching (M••OH, H••OH) was moved to lower wave number values, because electron density of hydroxide groups orients toward the metallic copper center. In all materials hydrotalcite phase formation was observed and the Cu(OH)) phase in solids with higher copper content was detected, fact attributed to the Jahn-Teller effect. Results indicate that the collapse of the structure occurs at lower temperatures in the case of solids with higher copper content. In all the tested materials the decomposition of the HTLc structure and the formation ofmetal oxides was observed, as well as decomposition of carbonate ions occluded in the solid dueto the collapse of the lamellar structure.

RESUMO

Os compostos do tipo hidrotalcita podem ser usados nas áreas de catalise, medicina, química ambiental, entre outras. Dependendo dos metais presentes, os sólidos obtidos pela calcinação de hidrotalcitas também podem ser usados devido a propriedades tais como: caráter básico, efeito de memória e elevada área superficial especifica. Neste estudo descrevem-se algumas características das hidrotalcitas baseadas em Cu-Zn-Al. Na caracterização dos sólidos usaram-se astécnicas AAS, DRX, FTIR, TGA e DSC. Observou-se nos sólidos com maior conteúdo de cobre que o estiramento O••H (M••OH, H••OH) se desloca a valores menores de numero de onda, devido a que a densidade eletrônica dos grupos hidróxido se orienta em direção ao centro metálico de cobre. Em todos os materiais observou-se a fase hidrotalcita e nos sólidos com maior conteúdo de cobre foi detectada a fase Cu(OH)), fato atribuído ao efeito Jahn-Teller. Os resultados indicam que o colapso da estrutura acontece em temperaturas menores no caso dos sólidos com maior conteúdo de cobre. Em todos os materiais observaram-se decomposição da estrutura HTLc, formação de óxidosúmetálicos, e a decomposição dos íons carbonato que ficaram ocluídos nos sólidos devido ao colapsoda estrutura lamelar.