Estudio cinético de la migración por efecto térmico del MoO₃ sobre γ-Al₂O₃ 上市 Deposited

Cuando mezclas mecánicas de MOO; y y-A1203 son sometidas a tratamiento térmico se activa la migración de especies MOO, sobre la superficie de la y-A120;. Dependiendo de la relación Mo031y-A1203 esto genera estructuras de monocapa y/o multicapa (fase tridimensional). En este trabajo se efectila la identificación de las especies formadas y se analiza la cinética del proceso. Para ello se prepararon mezclas físicas de 10 - 30% Mo03/y-A120, y se sometieron a calentamiento a 723, 773 y 973 K durante diferentes períodos de tiempo. Las muestras fueron analizadas mediante espectroscopía electrónica Ultravioleta-Visible (UV-Vis) y espectroscopía Raman. Dada la anchura de las bandas de UV-Vis en sólidos se aplicó un método de desconvolución en funciones gaussianas para los espectros obtenidos; esto nos permitió hacer un seguimiento de las bandas presentes durante el proceso y asociarlas a especies tipo Mo,O, o a diferentes enlaces Mo - O. Se encontró que los espectros de UV-Vis se pueden representar adecuadamente usando 3 funciones gaussianas como base. La intensidad de las funciones gaussianas centradas en 4.2 y 5.2 eV aumentó en fimción del tiempo de calentamiento, mientras que la intensidad de la gaussiana de baja energía localizada en 3.4 eV disminuyó. El espectro de UVVis del Moo, n1Asico (bulk) fue anali~ado también por desconvolucicin en f~~nciones gaussianas y al compararlo con los espectros de UV-Vis de las muestras! se detem~inó que la altura de la función gaussiana de baja energía es proporcional al contenido de MOO, en el sistema. Con base a lo anterior se estudió la cinética de la migración de MOO,. Por otro lado, el aumento en la intensidad de las bandas centradas en 4.2 y 5.2 eV corresponde a la formación de nuevas especies MOO, sobre la superficie del soporte. Los espectros obtcnidos mediante espcctroscopía Ranlan solamente muestran picos debidos a la presencia de Moo3 misico (1 16, 128, 158, 284, 292, 471, 667, 819 y 996 cm"). AI igual que la banda centrada en 3.4 eV en UV-Vis, estos picos disminuyen en intensidad a medida que el tiempo de tratamiento térmico aumenta. Se tiene pues que mediante espectroscopía Raman sólo se obtiene información de la desaparición del Moo3 másico pero no de las especies que migan hacia la superficie del soporte durante el proceso, esto parece indicar que la técnica de espectroscopia UV-Vis es más sensible que la técnica de espectroscopía Raman para este sistema. Con base en los resultados experimentales se determinó que la cinética de este proceso es de primer orden y el valor promedio de la constante de velocidad que se obtuvo fue kd = 0.034 rnin” a 723 K, además, se tiene que el proceso es un proceso poco activado ya que el valor de kd a T = 723 K y T = 773 K es muy similar. Por otro lado, con base en datos obtenidos de la literatura se estimó el coeficiente de difusión utilizando una ecuación formal de difusión. Dicha ecuación es la solución para un problema de difusión en un sólido semiinfinito. Se encontró que esta ecuación representa de manera adecuada la migración de h.100, sobre yA1;03, obteniéndose un valor de DMOOs = 2.61x10-’ cm2/s. Este valor se utilizó para estimar el tiempo característico que tarda una especie Mo,Oy para migrar sobre la superficie del soporte. El valor encontrado fue de tu = 39.1 I min. La frecuencia característica fue entonces k* = 0.026 min”. Este valor es similar al obtenido mediante el ajuste cinético de ler. orden. La relación enconh-ada entre DbIilo~s y kd es relevante ya que, adernis de mostrar la existencia de un proceso difisivo neto, da validez a los datos experimentales reportados en este trabajo. Los datos cinéticos obtenidos en este trabajo son importantes ya que son los primeros que se reportan en la literatura obtenidos mediante un análisis fonnal de desconvolución de los espectros de UV-Vis en funciones gaussianas, y son los más completos. Cabe además mencionar que el intervalo de temperatura en el que se encontró que sucede la migración de la fase MOO, sobre la superficie de la y-AI2O3, con-esponde con la etapa de calcinación durante la preparacibn de catalizadores mediante métodos convencionales. Por ello, los resultados de este trabajo también nos penniten tener una idea más clara de los fenómenos que se presentan durante dicha etapa. Se realizó también el análisis de la energía de brecha (E,) de las especies MOO, y los datos sugieren que el cubrimiento de la superficie del soporte se lleva a cabo vía la migración de monómeros y dímeros, esto es, especies del tipo [Iv1004]~- y [Mo20712-. Así pues, se propone el uso de la E, para identificar las especies molibdato presentes en la superficie del soporte.

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