Diseño e investigación de centros alcalinos en chabazitas

Abstract

[esp] Se prepararon dos zeolitas pertenecientes al tipo estructural CHA con distinta relación Si:Al: chabazita (Si:Al = 2.6:1) y SSZ-13 (Si:Al = 20:1). El método de síntesis utilizado así como el posterior intercambio iónico, permitió obtener las zeolitas alcalinas Na-CHA, Li-CHA y Na-SSZ-13, que fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X. Mediante espectroscopía infrarroja, tanto a 77 K como a temperatura variable, se estudiaron los complejos de coordinación formados al adsorber monóxido de carbono sobre las tres zeolitas obtenidas. En la zeolita Na-CHA (Si:Al = 2.6:1) se observó la formación de dos tipos de especies adsorbidas: complejos con CO puente, Na+···CO···Na+, formados en sitios catiónicos duales y caracterizados por una frecuencia de vibración νCO = 2155 cm-1 y una entalpía de formación de -31.8 kJ mol-1, y complejos en los que la molécula de CO adsorbida interacciona simultáneamente con más de dos cationes; estos últimos presentan una frecuencia de vibración característica del modo de tensión C–O de 2163 cm-1. El monóxido de carbono adsorbido en la zeolita Na-SSZ-13 (Si:Al = 20:1) forma mayoritariamente complejos del tipo monocarbonilo monodentado, Na+···CO, en los que la molécula de CO interacciona con un único catión Na+. Este tipo de complejos dan una banda de absorción IR a 2175 cm-1 y su entalpía estándar de formación tiene el valor de -25.8 kJ mol-1. En la zeolita Li-CHA, cuando la dosis de CO es pequeña, éste se adsorbe formando complejos monocarbonilo monodentados, Li+···CO, caracterizados por una banda de absorción en el espectro IR a 2184 cm-1 y una entalpía estándar de formación de -47.6 kJ mol-1. Al aumentar la dosis de CO (a 77 K) se observa un desplazamiento batocrómico gradual de la banda de tensión νCO, probablemente debido a la formación progresiva de especies dicarbonílicas Li+(CO)2.

[eng] Following appropriate synthesis methods and ion exchange procedures, the zeolites Li-CHA and Na-CHA, both of them having a Si:Al ratio of 2.6:1 were prepared, as well as a zeolite sample Na-SSZ-13 (Si:Al = 20:1) also belonging in the CHA structure group. They were all characterized by powder X-ray diffraction. IR spectroscopy, both at 77 K and at a variable temperature, was used to investigate the adsorption complexes formed upon dosing the zeolite samples with CO. In Na-CHA, two types of such complexes were observed; bridged CO species, Na+···CO···Na+, formed on dual cation sites and characterized by a C–O stretching IR absorption band at 2155 cm-1 and a standard enthalpy of formation, ΔH0, of -31.8 kJ mol-1, and adsorption complexes where the CO molecule interacts simultaneously with more than two Na+ ions, characterized by νCO = 2163 cm-1. When adsorbed in Na-SSZ-13, CO forms (mainly) Na+···CO monocarbonyls, which give the characteristic IR absorption band at 2175 cm-1; the corresponding standard adsorption enthalpy resulted to be -25.8 kJ mol-1, as determined by variable temperature IR spectroscopy. At a low dose, CO is adsorbed in Li-CHA (Si:Al = 2.6:1) forming only Li+···CO complexes, which show their characteristic IR absorption band (C–O stretching mode) at 2184 cm-1; the corresponding value of ΔH0 resulted to be -47.6 kJ mol-1. However, for larger doses of CO this band shifts gradually to lower wavenumber values, suggesting a build-up of dicarbonyl species, Li+(CO)2.