Membranas ultramicroporosas de silicato de titanio obtenidas a partir de polímeros inorgánicos para la separación de gases - Mendoza Serna, Roberto (Universidad Autónoma Metropolitana, 2001)
Se realizó síntesis y caracterización del sistema SO,-TiO, para ser usado en la preparación de membranas para separar gases. Se estudió la influencia que tienen los agentes estabilizantes acacH, isoH y HOAc en la síntesis de soles homogéneos de silicato de titanio preparados mediante el proceso sol-gel. Se aplicó el modelo de carga parcial a dos precursores de Ti, monomérico: Ti(OPr'), y oligomérico: Ti(OEt),, con el fin de predecir la estabilidad de las especies formadas. Con base en estos resultados se disefiaron dos estrategias experimentales para preparar soles de Si-Ti. Los soles homogéneos a escala macroscópica se polimerizaron a temperatura ambiente y se determinó que los tiempos de gelación de los soles preparados a partir del precursor monomérico son menores. Los soles se caracterizaron empleando las técnicas: RMN de 29Si, FTIR, UV-Vis y SAXS. Los porcentajes de condensación determinados a partir del estudio de RMN de 29Si coinciden con los tiempos de gelación. Se determinó por FTIR la heterocondensación de los soles ya que se identificaron las vibraciones del enlace Si-O-Ti. El estudio de UV-Vis nos permitió asignar las bandas de acac- y OAc- como ligantes mono y bidentado e ¡so- como ligante monodentado y quelato. Los resultados de dimensión fractal permiten considerar que la estructura de los soles es de polimeros lineales y que los agentes quelantes utilizados tienen influencia directa en el tipo de estructura y en el mecanismo cinético de crecimiento. Los sólidos se caracterizaron empleando las técnicas: RMN de 29Si CP MAS, FTIR, Reflectancia Difusa, TGA y DTA, XRD, Area Superficial y Porosidad, MEB y MET. ; A partir de los estudios de RMN 29Si CP MAS se observa que el agente quelante tiene mayor influencia en el proceso de condensación que el tipo de precursor de Ti utilizado. Por FTlR se confirma la red heteroatómica a: 423, 573, 873 y 1173 K. Por reflectancia difusa se observa que los agentes quelantes permanecen enlazados a Ti solamente como ligantes monodentados. Los estudios de TGA y DTA reportan que los sólidos sufren dos pérdidas de masa, la primera debida a la eliminación del solvente y H,O y la segunda asociada a la eliminación de los residuos orgánicos. La estabilidad térmica de los óxidosfinales se determinó por difracción de Rayos X ya que se observaron estructuras amorfas aún a la temperatura de 1173 K. Se realizaron estudios de área superficial y porosidad utilizando N, y CO, como adsorbatos, en ambos casos se obtuvieron isotermas de tipo I, las cuales son características de sólidos microporosos. Un estudio de distribución de tamaño de poro confirmó la existencia de ultramicroporos en el sistema Si- Ti(iso) obtenido a partir del precursor monomérico. A partir de los resultados de MEB se encontró que el agente quelante y el precursor de Ti son determinantes en el tamaño final de las partículas. El estudio de MET reporta que la morfología de los sólidos está determinada por los reactivos iniciales utilizados. Se depositaron membranas de silicato de titanio sobre substratos porosos de alúmina y se calcinaron a 773 K. Se hizo pasar a través de ellas los gases He, N,, CO, y C,H,, y se determinó su permeancia y los factores de separación correspondientes. De acuerdo con los resultados, la membrana preparada a partir de Si-Ti(iso) obtenido a partir del precursor monomérico, es la más eficiente para separar gases.