Investigación

 

Crecimiento de nanopartículas de cobre en matriz de erionita

 

F. Chávez Rivasª, V Petranovskii^b y R. Zamorano Ulloaª

 

ª Departamento de Física, Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politéctico Nacional, UP ALM, México, D.F. 07738, México. E–mail: fchavez@esfm.ipn.mx; davozam@yahoo.com

^b Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Apartado Postal 14, Ensenada, B.C., 22800, México. E–mail: vitalii@cnyn.unam.mx

 

Recibido el 3 de mayo de 2010
Aceptado el 1 de junio de 2010

 

Resumen

Presentamos la caracterización de Cu–erionita sin reducir y reducida en atmósfera de H₂ a temperaturas de 250 y 450°C. La zeolita Cu–erionita con razón molar SiO₂/Al₂O₃ igual a 7.7 ha sido caracterizada por: difracción de rayos X (XRD), espectroscopía de reflectancia difusa en rango de ultravioleta–visible (UV–Vis) y resonancia electrónica de espín (ESR). Los patrones XRD muestran que la reducción en H₂ no modifica la estructura de la zeolita. Para la muestra reducida a 450° C aparecen reflexiones asociadas a partículas metálicas de Cu. Las mediciones UV–Vis han detectado iones aislados de Cu²+, así como nanopartículas metálicas de Cu, las cuales presentan la banda de resonancia plasmónica. El análisis de la simulación de espectros ESR a 20° C ha puesto en evidencia la presencia de dos sitios de iones Cu²+ localizados en la matriz de la erionita, los parámetros ESR nos indican que estos iones se encuentran coordinados a moléculas de agua. La reducción de iones Cu²+ hasta 450°C observada por ESR sólo afecta a uno de estos sitios, los cuales son precursores de estados reducidos como cúmulos y nanopartículas metálicas de cobre, mientras que el otro sitio deja su población de iones Cu²+ intacta.

Descriptores: Erionita; nanoparticulas de cobre; ESR; UV–Vis.

 

Abstract

Unreduced and reduced in hydrogen flow copper exchanged synthetic erionite, with a SiO₂/Al₂O₃ molar ratio of 7.7, have been characterized by X–ray diffraction (XRD), UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), and electron spin resonance spectroscopy (ESR). The XRD patterns show that the reduction process does not change the zeolite structure, besides the reduced form at 450° C present diffraction lines assigned to copper metallic particles. The DRS measurements have detected isolated Cu²+ ions as well as plasma resonance peak of copper metallic nanoparticles. The ESR simulation analysis of the spectra measured at 20°C indicates the presence of two different Cu²+ ions sites localized in the erionite matrix. Up to 450° C only one type of sites take place in the reduction process, participating in Cu metal clusters and Cu metal nanoparticles formation, keeping the Cu²+ ions of the second site intact.

Keywords: Erionite; copper nanoparticles; ESR; UV–Vis.

 

PACS: 78.67.Sc; 78.40.–q; 76.30.–v

 

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Reconocimientos

Este trabajo se realizó con apoyo del proyecto IN110608 de DGAPA–UNAM y CONACYT #102907. F. Chavez Rivas y R. Zamorano Ulloa agradecen el apoyo de COFAA–IPN. Se agradece el apoyo técnico a Ignacio Colín Durán y Rogelio Ruíz Vega de la ESFM–IPN y a E. Aparicio, E. Flores y J.A. Peralta del CNYN–UNAM.

 

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