Use of X-Ray Photoelectron Spectroscopy as an analytical tool for the study of contamination by Teflon in the synthesis of Mo(VI)Cl2O2Bipy/TiO2 catalysts

Uso de la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X como una herramienta analítica para el estudio de la contaminación por teflón en la síntesis de catalizadores Mo(VI)Cl2O2Bipy/TiO2

La preparación de catalizadores puede implicar diversas fuentes de contaminación, que pueden afectar seriamente a la calidad de los materiales preparados. En el presente trabajo, se estudió un caso de contaminación por flúor en un conjunto de muestras de catalizadores, en el que utilizando la técnica de Espectroscopía de Fotoelectrones de Rayos X (XPS), se evidenció mediante la señal de F 1s la presencia de este elemento en forma de teflón, ya que su energía de enlace correspondía principalmente a la especie CF₂. Además, utilizando la señal C 1s, también fue posible corroborar la presencia del grupo CF₂, que está asociado al componente principal de las cadenas de carbono del teflón. El uso de esta información permitió identificar que el procedimiento de deshidratación con disolventes (paso previo a la obtención de los catalizadores) podía dar lugar a contaminación con teflón, ya que involucraba diversos accesorios con teflón, disolventes orgánicos y alta temperatura; siendo la cinta de teflón y el agitador magnético las posibles fuentes de contaminación.

INTRODUCCIÓN

Espectroscopia fotoelectrónica de rayos X - La XPS es una potente técnica que puede proporcionar información sobre los elementos químicos presentes en la superficie de una muestra. En esta técnica, la muestra se irradia con un haz de rayos X con una energía determinada. Los fotones pueden transferir su energía a los electrones presentes en la muestra. Si la energía transmitida es superior a la "energía de enlace", el electrón es expulsado de la muestra con una energía (E.) igual a la expresada en la Ec. (1):

​$Ek=hv-Eb-\text{Ø}$

La energía de enlace (Eb) puede definirse como la energía necesaria para expulsar un electrón determinado de la muestra. El término Ø

representa la energía perdida por un electrón en el trayecto desde la muestra hasta el analizador. La información obtenida mediante esta técnica procede aproximadamente de los primeros 10 nm de la superficie [1-3].

La energía de enlace de un electrón depende principalmente del número atómico del elemento (Z), del nivel de energía (n), del subesqueleto (l) y del acoplamiento espín-órbita. El estado de oxidación y el entorno químico (especie formada) pueden provocar un ligero desplazamiento de la energía de enlace. En este sentido, esta técnica también puede proporcionar información sobre las especies químicas (estados de oxidación y compuestos) presentes en la muestra.