Xerogeles de TiO2: estudio estructural y morfológico Complementos de Química Inorgánica y Analítica Lorenzo, Cecilia – Drago, Martín – Samsolo, Nicolás – Birsa, Juan Ignacio – Marques Serra, Paola – Canepa, Alejandro 2008

OBJETIVOS Obtener membranas de TiO2 por Sol-Gel por dos rutas sintéticas: a 80C y a T° ambiente (con y sin diálisis) Se describen los objetivos y en la parte de “con y sin dialisis” se explica muuyyy por arriba que es la diálisis, que se colocó el producto en unas membranas y en el medio circundante con agua para “eliminar” los restos de reactivos. El dibujo de vidrios de reloj es mostrar simplemente cual es el aspecto de estas “membranas” Caracterizar los productos obtenidos : IR – TGA – DRX – Light Scattering - SEM Analizar influencia de parámetros de síntesis

USOS y APLICACIONES ● En procesamiento de alimentos, en biotecnología, en el sector farmacéutico, petroquímico. ● Como membranas para separación de gases, líquidos y metales molidos. ● Como membranas de filtración para agua y distintas suspensiones. ● Como membranas catalíticas para la conversión de hidrocarburos. ● Como sensores para la preparación de electrodos de alta temperatura. ● Como membranas electrónicas y fotoelectrónicas. Acá comentar para qué tendría sentido sintetizar estas membranas…. Aplicaciones, etc. Tratar de pasar esta diapo rápida

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Preparación de Soles de TiO2 por el método de peptización Hay dos tipos de soles: ● formados por partículas “compactas” ● formados por partículas “esponjosas” Se hace un brevísimo comentario de SOL Gel, pues ya lo describieron otros grupos el Jueves. Simplemente comentar que se trata de reacciones de condensación bla bla bla y que de acuerdo con las condiciones de síntesis que uno elija, pueden obtenerse soles compactos o esponjosos.

Formados por partículas “esponjosas” SOLES…….. Formados por partículas “esponjosas” ● Peptización a temperatura ambiente ● Partículas de pequeño tamaño ● Poco cristalinas y de alta área superficial ● Xerogel con entramado abierto Formados por partículas “compactas” Esto tratar de pasarlo rápido, hay muchas diapositivas y poco tiempo. Mejor dejar para resultados mas tiempo de exposición. Esto mencionarlo como “descriptivo” ● Peptización a mayor temperatura ● Redisolución de las partículas por digestión formando menos agregados de mayor tamaño

RESUMEN DE LA PARTE EXPERIMENTAL GELES SOLES XEROGELES -H2O -H2O CARACTERIZAR Calcinación a: 300C 450C 600C “ENTONCES…resumiendo lo que vamos a hacer es preparar soles que formarán los xerogeles o geles secos, y luego estos geles secos serán calcinados a 3 T° con el fin de poder observar si este paso influye en el producto final. Así caracterizaremos bla bla bla…” RESUMEN DE LA PARTE EXPERIMENTAL

XEROGELES – “Geles secos” Esta es para mostrar cómo habían quedado los XEROGELES T° ambiente - DIALIZADO 80C - DIALIZADO T° ambiente - NO DIALIZADO

LIGHT SCATTERING En esta decir simplemente que light scattering es una técnica que utiliza el modelado esférico bla bla bla… y decir que ofrece resultados como este… que esto es lo que muestra el software…

LIGHT SCATTERING - RESULTADOS SINTESIS A T° Ambiente Tamaño de partícula Agregado de Ti(OBut)4 25,91 nm Después de 2hs de síntesis 28 nm Luego de síntesis, antes de dializado 23,12 nm Después de dializado 103,66 nm SINTESIS A 80C Tamaño de partícula Agregado de Ti(OBut)4 21,44 nm Después de 2hs de síntesis 19,80 nm Luego de síntesis, antes de dializado 320,03 nm Después de dializado 492,42 nm En esta simplemente comentar lo que obtuvimos, y se puede hacer alguna comparación entre las dos síntesis, comentar que existe un error en el valor de 23.12nm, que como se comentó antes…..”esta técnica es un método aproximado bla bla bla…”

SEM Sol obtenido de Síntesis a 80°C dializado Sol obtenido de Síntesis en frío No dializado Dializado

SEM Sol obtenido de Síntesis a 80°C dializado Comentar los SEM y hacer incapié en que están todos a la misma escala, 200 micrones y que se pueden observar bien las diferencias Sol obtenido de Síntesis en frío No dializado Dializado

SEM Xerogel obtenido de Síntesis a 80°C dializado Xerogel obtenido de Síntesis en frío No dializado Dializado

SEM Xerogel obtenido de Síntesis a 80°C dializado Comentar los SEM y hacer incapié en que están todos a la misma escala, 200 micrones y que se pueden observar bien las diferencias entre muestras dializadas y no dializadas Xerogel obtenido de Síntesis en frío No dializado Dializado

ESPECTROSCOPIA IR ν NO3- ν (bending) del OH- ν O—H (H2O) ν Ti4+ --O (310-625 cm-1)

TERMOGRAVIMETRIA(Tg) Rango: 45ºC - 650ºC Rampa: 10 ºC por minuto

Producto sintetizado a T° ambiente NO dializado TERMOGRAVIMETRIA(Tg) 0,00 -0,02 -0,04 d(%masa)/d(temperatura) -0,06 NO3- -0,08 H2O y ButOH -0,10 Alejandro… acá no habría que decir algo de las inflexiones a 220 y 260 C?? Se acuerdan que calvo le dijo eso a un grupo?? No recuerdo pero podía ser un cambio cristalino?? De rutilo a anatasa? O al verres? -0,12 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura (ºC) Producto sintetizado a T° ambiente NO dializado

TERMOGRAVIMETRIA(Tg) - RESULTADOS De 100 a 162 ºC se libera H2O y ButOH Luego se libera NO3- hasta los 412ºC  

Calcinadas a 600°C Muestras secas a 40°C 80°C-DIAL. T°Amb-NO DIAL. T°Amb-DIAL. Muestras secas a 40°C 80°C-DIAL. Con los círculos solo quiero significar que las 3 curvas de arriba son muestras calcinadas a 600C y las tres de abajo son los xerogeles. Además cada curva tiene su rótulo. T°Amb-NO DIAL. T°Amb-DIAL.

Síntesis a 80°C DIALIZADO Calcinada a 600°C Calcinada a 450°C Calcinada a 300°C Muestra seca a 40°C

Síntesis a T° Ambiente SIN DIALIZAR Calcinada a 600°C Calcinada a 450°C Calcinada a 300°C Muestra seca a 40°C

Síntesis a T° Ambiente DIALIZADO Calcinada a 600°C Calcinada a 450°C Calcinada a 300°C Muestra seca a 40°C

Conclusiones La técnica de sol gel permite: Controlar las fases del producto y su morfología con pequeños cambios experimentales, temperatura, calcinación y digestión. Controlar la obtención de fases estables, mientras el método cerámico solo se obtiene rutilo. Dializar permite: Controlar el tamaño de partícula, pudiendo conseguirse el tamaño buscado, que influye con la morfología, y eliminación de productos de reacción no deseados. Obtener cristales más puros.

Conclusiones Peptizado a temperatura ambiente + diálisis: partículas esponjosas, poco cristalinas y de alta área superficial. Pueden absorber agua. Peptizado con reflujo + diálisis: partículas compactas y de baja área superficial. Entramado cerrado. Si se quisiese obtener únicamente estructura de rutilo: peptizado dializado calcinado a 600º C. Si se quisiese obtener anatasa: reflujo calcinado a 450º C. Se utilizan calcinados por encima de 350° C, ya que por lo visto en TG, a esa temperatura uno se deshace del NO3- existente, teniendo partículas puras.

Conclusiones Esto permite que uno sintetice el xerogel según lo requiera, siendo muy útil en el momento de sintetizar nuevas membranas.

GRACIAS POR VUESTRA ATENCION!! GRACIAS CLAUDIA!!! GRACIAS POR VUESTRA ATENCION!!