Síntesis de materiales porosos heteroestructurados a partir de arcilla natural

Abstract

Las heteroestructuras de arcilla porosa (PCH, porous clay heterostructure) son materiales que se caracterizan por su elevada superficie y porosidad, con una estructura micro y mesoporosa combinada, alta estabilidad térmica y mecánica, y acidez superficial. Estos materiales inorgánicos están generando un gran interés por su potencial aplicación como catalizadores, soporte de catalizadores, adsorbentes, tamices moleculares y matrices porosas para el encapsulado de drogas [1,2]. Su síntesis implica la modificación de un silicato laminar catiónico con un surfactante y un precursor de sílice, en general tetraetoxisilano (TEOS). Las propiedades de los materiales que pueden obtenerse varían según las condiciones de síntesis. En el presente trabajo se sintetizaron PCHs a partir de una arcilla natural uruguaya, una montmorillonita cálcica con escazas impurezas, pretratada mediante secado y molienda. La arcilla se intercambió con una solución acuosa del surfactante cloruro de hexadeciltrimetilamonio (CTAC), seguido de la incorporación de TEOS y posterior tratamiento térmico en aire a 650 C. Se emplearon diferentes concentraciones de CTAC (0.1, 0.2 y 0.3 mol/L) y se evaluó la incorporación de hexadecilamina como co-surfactante. La arcilla y los PCHs se caracterizaron mediante ATG, isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno, DRX, FRX y MEB. Los resultados de DRX y FRX permitieron confirmar la incorporación de sílice en la arcilla durante la síntesis de los PCHs. El aumento de la concentración de CTAC de 0.1 a 0.2 mol L-1 permitió incrementar el área específica BET de 427 a 479 m2/g y el volumen de microporos y mesoporos de 0.130 y 0.187 cm3/g a 0.159 y 0.207 cm3/g, respectivamente. Un posterior incremento de la concentración de CTAC a 0.3 mol/L fue en detrimento de estos parámetros. A su vez, el uso de la hexadecilamina tuvo un efecto positivo sobre las propiedades texturales de los materiales obtenidos.