Structural analysis of the JBW (Na-J, barrer and white) zeotype obtained from kaolinite-rich clay

Análisis estructural del zeotipo JBW (Na-J, barrer y white) obtenido a partir de arcilla rica en caolinita

La zeolita JBW fue preparada a partir de hidrogeles en condiciones hidrotérmicas por reacción alcalina, usando NaOH como agente activante. El zeotipo sintético se estudió por técnicas analíticas como difracción de rayos X en polvo, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear de giro con ángulo mágico en estado sólido de ²⁹Si y ²⁷Al. Los datos cristalográficos revelan que la estructura JBW puede ser descrita por el grupo espacial ortorrómbico Pna2₁, con parámetros de celda unidad a=16.409(2) Å, b=14.966(2) Å y c=5.2154(5) Å.

I. INTRODUCCIÓN

Las zeolitas representan una familia muy importante de aluminosilicatos cristalinos microporosos que permiten la adsorción de agua y otros cationes. Se caracterizan por tener una estructura tridimensional (3D), con tetraedros de [SiO₄]^4- y [AlO₄]^5- que comparten esquinas que forman cavidades ocupadas por grandes iones y moléculas de agua con gran libertad de movimiento, lo que favorece el intercambio iónico y la deshidratación reversible.  Los celotipos pueden distinguirse por su relación Si/Al y los tipos de jaulas 3D. Varios celotipos de baja sílice con una relación Si/Al de 1:1, como la zeolita Linde Tipo A (LTA), la sodalita (SOD) y la cancrinita (CAN), pueden obtenerse a partir del caolín sin ninguna fuente adicional de SiO₂ [1-5]. Selim y Maksod [6] informaron de la formación de zeolita X (FAU) y zeolita P (GIS) a partir de caolín utilizando una fuente adicional de SiO₂.  Además, pueden sintetizarse zeolitas de mayor relación Si/Al como la mordenita, ZSM-5 y NaY a partir de caolín y una fuente adicional de SiO₂ como materia prima [5-10]. Healey et al. [7] sintetizaron una estructura JBW pura en condiciones hidrotermales. La estructura JBW, que es una de las zeolitas menos investigadas, tiene la fórmula general (Na₃H₂O)(Si₃Al₃O₁₂) [11]. La Comisión de Estructuras de la Asociación Internacional de Zeolitas asignó el código de tipo marco (FTC) a la estructura JBW, que se deriva del nombre del material tipo Na-J y de las iniciales de los nombres de los autores, Barrer y White [12], que fueron los pioneros en la preparación de este zeotipo. Los trabajos posteriores lo denominaron inapropiadamente "hidrato de nefelina I", debido a su similitud en la composición química con la nefelina anhidra, aunque su estructura cristalina no está relacionada con ella.  La Fig. 1 muestra la estructura del JBW según Baerlocher y McCusker [11]; la estructura del marco del JBW se muestra en la parte superior. Según Heller-Kallai y Lapides [2], la estructura JBW puede describirse mediante una cadena en zigzag -en negrita en la parte central izquierda- que corre paralela a a -o utilizando la cadena de sierra que corre paralela a b (parte inferior)-.