1 Universidad Autónoma de Puebla Presumibles aplicaciones de Mordenita como Nanomateriales para el Captura de Gases: Ar, N2 y CO2 Dr. Miguel Ángel Hernández Espinosa Departamento de Investigación en Zeolitas, ICUAP ext 7270
2 OBJETIVO GENERAL ESTIMACIÓN DE NANOPorosidad EN MORDENITASObjetivos particulares Uso de Moléculas sonda (N2, Ar y CO2). Wo PSD-DA/BJH Parámetros termodinámicos (G, U, qst).
3 Zeolitas Son alumosilicatos (Si, Al) altamente cristalinos que al deshidratarse generan poros de dimensiones moleculares (microporos). M x/n[(AlO2)x(SiO2)y] WH2O y/x = Si/Al, varía dependiendo de la estructura. M, catión de grupo I, II, o catión orgánico. x+y = suma de tetrahedros que existen en la celda unitaria. [(AlO2)x(SiO2)y] = composición de la estructura. 8MR, nm/LTA, ERI. Poro 10MR, nm/MFI. 12MR, nm/FAU. Aluminofosfatos (AlPO4) Silicoaluminofosfatos (SAPO) Metalsilicoaluminofosfatos (MeAlPO) Breck, D. W. Breck, D. W. Molecular Sieves, Uses and Applications, John Willey, 1974.
4 Introducción
5 Tipos de Zeolitas Sintéticas (394) : LTA, ZSM-5, FAU MORNaturales (35) : ERI, MOR, HEU, EPI, CLI Small pore, natural Large pore, sintética Bowman R. et al. (2004),….. A. Susarrey-Arce, V. Petranovskii, M. A. Hernández, R. Portillo, W. de la Cruz. Optical properties of ZnO nanoparticles on the porous structure of mordenites and ZSM-5, J of Nanoscience, 2011, 11, 1.
6 Fig. 8. Área externa en zeolitasApertura de poro área externa Fig. 8. Área externa en zeolitas
7 Parte Experimental Materiales TécnicasZeolitas MORS/Zeolyst, MOR6/La Magdalena, Oaxaca y MOR9/Cruillas, Tamaulipas, México. Técnicas DRX: difractometro Siemens D500/ Tarjetas del Comité Conjunto de Estándares de Difracción (JCPDS ). SEM: Vega Tescan, modelo JSM5300/espectrómetro de energía dispersiva (EDS). HRADS: N2, Ar (Quantachrome AutoSorb), (77.4 K a 2150 msnm, altitud de Puebla, México), p/p0 = C de G Zhimadzu, TCD-FID, He, CO2 7
8 Métodos de calculo Langmuir Freundlich Van´t Hoff Clausius-Clapeyron Hernández, M.A., González, A,I., Rojas, F., Asomoza, M., Solís S., Lara V. H., Salgado M.A., Portillo R, Petranovski, V. (2005). Revista Internacional de Contaminación. Ambiental. 21,
9 a) Difracción de Rayos X en zeolitas MOR, b) Isotermas de Adsorción de N2 y Ar a 77 K en zeolitas MOR, c) SEM en zeolitas MOR9 tamaño de poros en MOR, a) D-A y b) BJH
10 b c a A b Isotermas de adsorción de N2 a 77 K en zeolitas MOR9 y tratadas químicamente, Distribución de tamaño de nanoporos en MOR, ec. D-A y c)Distribución de mesoporos, BJH
11 determined from Ar and N2 adsorptiona.Table 2. Textural Parameters of natural, modified and synthetic Mordenite Zeolites determined from Ar and N2 adsorptiona. Zeolite AsL m2 g-1 AsB V∑ cm3 g-1 CB PDDA nm W0t Vmeso Purity % MORS 425.0 301.00 0.153 -56 0.65 0.152 0.0009 99.34 MOR6 154.5 111.40 0.128 -160 0.66 0.035 0.0929 27.34 MOR9 404.6 281.80 0.186 0.67 0.122 0.0645 65.59 MOR9Ar 102.6 79.26 0.065 -130 0.027 ------ H1 158.7 109.2 0.111 -62. 0.765 0.040 0.071 36.03 H2 205.8 139.6 -99 0.763 0.053 0.058 47.74 H3 210.9 142.78 0.120 -105 0.067 55.83
12 d c Isotermas de adsorción de CO2 en MOR tratadas : a) MORH1, b) MORH2, c)MORH3 y d) MORN
13 c b c a c Capacidad de adsorción en zeolitas MOR; a) Langmuir, b) Energías libres estándar y c)calores isostéricos de adsorción.
14 Conclusiones Las zeolitas MOR9 han sido estudiadas por diferentes técnicas de caracterización. Los estudios anteriores indican que las Mordenitas modificadas químicamente MORH3 son las que mejor adsorben el CO2 en condiciones dinámicas. La MOR9 posee una estructura porosa en la cual sus canales son cercanos en tamaño a los diámetros de las moléculas de N2 y Ar, en estas estructuras se manifiesta el efecto de histéresis a baja presión lo que se atribuye a interacciones irreversibles debido a la presencia de poros con tamaños cercanos a los diámetros de las moléculas que actúan como sondas moleculares: N2 y Ar. La adsorción del CO2 fue descrita favorablemente por la ec de Langmuir manifestando una cierta homogeneidad geométrica. El grado de interacción de este gas con las zeolitas MOR estudiadas fue realizado a través de la ec de Clausius-Clapeyron, resultando ser la zeolita MORH3 la más favorecida.
15 Mecanismos de adsorción, MORNE. Maglara, A. Pullen, D. Sullivan, and W. C. Conner Characterization of Microporous Solids by Adsorption: Measurement of High-Resolution Adsorption Isotherms. Langmuir 1994,10,