Síntesis y caracterización estructural de hidrotalcitas de Cu-Zn-Al

Synthesis and structural characterization of Zn-Al-Cu hydrotalcites

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 evaluaron características de hidrotalcitas a base de Cu-Zn-Al. Los análisis se realizaron usando AAS, DRX, FTIR, TGA y DSC. Se observó que, en los sólidos con mayor cantidad de cobre, la banda del estiramiento O••H (M••OH, H••OH) se desplaza 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)₂ 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 contenido de cobre colapsan en temperaturas menores. En todas las muestras se observaron eventos como: descomposición de la estructura HTLc, formación de óxidos metálicos y descomposición de carbonatos que quedaron ocluidos en los poros de los sólidos debido al colapso de la estructura laminar.

Introducción

Los hidróxidos dobles laminares (HDLs) o compuestos del tipo hidrotalcita (HDLc) pertenecen al tipo de arcillas aniónicas que poseen una estructura representada por la siguiente fórmula:

[M(II)_1-xM(III)_x(OH)₂](A^n-_x/n)•mH₂O

Donde M(II) y M(III) corresponden a metales con cargas 2+ y 3+, respectivamente; el término Anx/n corresponde a la presencia de un anión que estabiliza la carga positiva, generada por la incorporación del metal en estado de oxidación 3+ en la red de un hidróxido de un metal divalente (1, 2).

El término hidrotalcita (HTLc) corresponde al compuesto con la fórmula general Mg₆A₁₂(OH)₁₆CO₃•H₂O, donde la fracción atómica del Al³⁺ corresponde a 0,25 y la del Mg²⁺ a 0,75 de los metales presentes (1). La estructura de las hidrotalcitas se fundamenta en la brucita [Mg(OH)₂] que posee una geometría laminar de alta simetría, donde el catión Mg²⁺ está situado en el centro de un octaedro y coordinado a seis grupos OH. en este compuesto los octaedros comparten los lados formando láminas planas e infinitas que se apilan unas sobre otras y que se mantienen unidas a través de interacciones de tipo puente de hidrógeno (2, 3).