Título
Estudio fundamental del sistema ZrO2-WOx
Autor
MARIA ANTONIA CORTES JACOME
Colaborador
HECTOR ARMENDARIZ HERRERA (Asesor de tesis)
Isaías Hernández Pérez (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
118 + 12 páginas. Doctorado en Ciencias e Ingeniería de Materiales.
Investigación realizada con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México). CONACYT.
Materiales ZrO2-WOx fueron sintetizados por los métodos de i) Precipitación-impregnación, ii) Coprecipitación, e iii) Hidrotérmico. El material obtenido por el método de coprecipitación, inicialmente amorfo, cuando se calcina a alta temperatura cristaliza en la fase tetragonal del ZrO2, la cual se mantiene hasta una temperatura de calcinación de 700ºC, indicando una alta interacción entre la zirconia y el óxido de tungsteno. Sin embargo, el análisis Rietveld del espectro de DRX indico la presencia en la muestra de dos fases tetragonales (T1 y T2) de zirconia, las cuales se diferencian por la posición del átomo de oxígeno a lo largo del eje c. Debido a que en la fase T2 todas las distancias de enlace Zr-O son muy similares, se origina una superficie cristalina “plana” perpendicular al eje c. Mientras que, como consecuencia de la deformación de algunas distancias Zr-O y angulos de enlace O-Zr-O, en la fase T1 se produce una superficie cristalina “rugosa” paralela al plano (100). Con el incremento de temperatura el tungsteno se segrega de la fase T2 formando la fase ortorrómbica del WO3. Similar comportamiento se observó para los materiales sintetizados por el método de coprecipitación. La síntesis de ZrO2-WOx por el método hidrotérmico a 145ºC y presión autógena, produjo materiales microcristalinos con alta área específica (309 m2g-1). El incremento de la temperatura de síntesis a 225oC favoreció la cristalización del material (79 % peso de fase tetragonal y 21% peso de fase monoclínica de la zirconia). Bajo estas condiciones el análisis por DRX no muestra la presencia de alguna fase de óxido de tungsteno. Sin embargo, la espectroscopia FT-IR presenta la banda 943 cm-1 asignada a la vibración W=O de especies de tungsteno octaédricamente coordinadas. Estos resultados indican que el tungsteno se encuentra altamente disperso y en fuerte interacción con la zirconia. El tratamiento de calcinación a alta temperatura (560, 700 y 800 oC) favorece la formación de especies de tungsteno más voluminosas, caracterizadas por las bandas de vibración FT-IR a 970 y 1100 cm-1. Considerando la disminución del área específica, este proceso de calcinación incrementa la densidad de las especies de tungsteno por unidad de área. El estudio FT-IR de la piridina adsorbida mostró claramente que estas especies favorecen la formación de acidez tipo Bronsted, responsables de la actividad catalítica de estos materiales. Con la temperatura de calcinación se observa además un incremento en el tamaño de cristalito en ambas fases de la zirconia, sin que la composición de fases varíe significativamente.
In this study, a series of ZrO2-WOx samples was prepared by the following methods: i) Precipitation with impregnation, ii) Coprecipitation and iii) Hydrothermal. The amorphous material obtained by coprecipitation method crystallized into tetragonal phase of ZrO2 when calcined at high temperature. This structure remains as a sole phase until 700oC, indicating high interaction between zirconia and tungsten oxide phases. However, the Rietveld analysis of XRD spectrum showed the presence of two tetragonal phases (T1 and T2). The difference between these phases was the oxygen position along the c axis. In T2 phase a flat crystallite surface perpendicular to the c axis was observed, while in T1 phase this crystallite surface was a rough. When the samples were annealed at high temperature (700 and 800oC), the highly dispersed tungsten species present in the T2 phase were segregated, forming the WO3 orthorhombic phase. The as-synthesized zirconia samples prepared by hydrothermal method were crystalline at temperatures as low as 145ºC. When tungsten was added to the synthesis mixture only an amorphous phase of t-ZrO2 was detected In this way a microcrystalline ZrO2-WOx of 309 m2g-1 was prepared. The material becomes progressively more crystalline with increasing synthesis temperature. At 225 oC a well a well-crystallized material was obtained (79% of t-ZrO2 and 21% of m-ZrO2 ). The crystallite sizes of both phases were not too different (17.5 and 14.5 nm for t-ZrO2 and 11.5 for m-ZrO2). In all the samples, crystalline phase associated to WOx species were not identified by XRD. FT-IR spectroscopy of W-promoted zirconia showed a band at 943cm-1 which was attributed to the W=O stretching mode of octahedrally coordinated tungsten species. The WOx species must be highly dispersed and strongly bound to the ZrO2 surface. Post-synthesis calcination treatment at higher temperatures (560, 700 and 800ºC) brought about sintering of these dispersed tungsten species and formation of a more bulky tungsten oxide species identified by two FT-IR vibration bands at 970 and 1100cm-1. Considering the decrease of surface area, the calcination process brings about an increase in the density of tungsten species by unit area. At these higher annealed temperatures, FT-IR of adsorbed pyridine showed that these bulky tungsten species favored the Brønsted acidity formation on ZrO2-WOx materials which increases the catalytc activity for the isomerization of n-hexane.
Editor
Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información.
Fecha de publicación
diciembre de 2002
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional Zaloamati
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