Methods for Characterizing Zeolite Acidity

Farneth, W. E.; Gorte, Raymond J.

doi:10.1021/cr00035a007

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“…Between, the bands present in the recorded DRIFTS spectra, the most important are the OH stretching vibrations related to the hydroxyl functionalities, specifically: silanol groups: Si-OH that is, terminal hydroxyl groups showing low acidity bridged hydroxyl groups: Si-OH-Al in which the proton shows Brönsted acid character and non-acidic extra-framework hydroxyl groups [50]. In the specific case of the DRIFTS spectrum corresponding to the ZSM-5, reported in related to extra-framework, Al-OH, that is: positively charged extra-framework aluminum, and a peak located at 3,740 cm -1 related to terminal silanol groups [26].…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 94%

“…The hydroxyl bridged groups have been widely studied by, IR spectrometry [24], microcalorimetry [25], nuclear magnetic resonance [26], and other methods [27,28]. Between other conclusions, it was proposed that the acidity of these sites is related with the ease of the proton to be released, i.e., if the interaction between the proton and the oxygen is weaker the Brönsted site should be more acid and the zeolite more active as an acid catalyst [24][25][26][27][28][29]. This inference, however, is not totally exact, since other effects, influences the properties of these acid sites [28].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Study of the Adsorption Space of Modified Clinoptilolites

Rolando¹,

Roque-Malherbe²,

Alba³

et al. 2013

JMSE-B

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Carbon dioxide (CO 2 ) adsorption is an important adsorbent characterization method and a significant industrial process. In separation and recovery technology, the adsorption of the CO 2 is important to reduce the concentration of this gas considered as one of the greenhouse gases. Natural zeolites, particularly clinoptilolite, are widely applied as adsorbents. In this regard, in the present research, the structure, composition and morphology of modified with hexafluorosilicate (HFSi) and orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) clinoptilolites were investigated by characterizations and measurements made with, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDAX) and gravimetric adsorption. Additionally, the surface Chemistry of the modified clinoptilolites was analyzed by applying diffuse reflectance fourier transform infrared spectrometry (DRIFTS). Further, the interaction of CO 2 within the adsorption space of these modified clinoptilolites and a synthetic ZSM-5 zeolite was studied with the help of adsorption measurements. After all, an appropriate theoretical methodology for the analysis of the XRD and adsorption data was applied. The calculated cell parameters of the tested are similar to those reported for a typical clinoptilolite of: a = 17.662 Ǻ, b = 17.911 Ǻ, c = 7.407 Ǻ and β = 116.40 The resolution of the TGA derivative profiles indicated the presence of two steps for water release, one of them represents the loss of majority of the water present in the micropores. This was evidenced as a broad peak centered at about 50 0 C for the CSW-HFSi-0.1, but at 100 °C for the samples CSW-HFSi-0.4. The SEM micrographs corresponding to the modified clinoptilolites, was evidenced that the CSW zeolite shows secondary particles exhibiting diameters from 3 to 40 μm, formed by primary clinoptilolite crystallites showing a crystallite size, Φ = 40 nm. The EDAX elemental analysis it can be demonstrated that the exchange process replaced about 85% of the charge compensating ions. The DRIFT spectra of the modified clinoptilolites, specifically, CSW-HFSi-0.1, show a narrow band at about: 3,740 cm -l corresponding to terminal silanol groups (Si-OH) and a band 3,600-3,650 cm -1 resulting from extra-framework Al-OH. With the precision of the measured micropore volumes related to the excellent fitting of the adsorption data by the D-R isotherm equation, it can be affirm that carbon adsorption took only place in the micropore region. The isosteric heat of adsorption calculated for the modified clinoptilolites was greater than those values reported of ZSM-5 zeolite, particle packing silica, dealuminated Y zeolite (DAY) Cd, Zn and Ni-nitroprussides and Cu-nitroprusside and a Ni-MOF. With the obtained result it can be concluded that the modified clinoptilolites with HFSi showed a quality as adsorbent comparable to commercial synthetic zeolites.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 94%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Study of the Adsorption Space of Modified Clinoptilolites

Rolando¹,

Roque-Malherbe²,

Alba³

et al. 2013

JMSE-B

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“…Isoladamente, cada um destes procedimentos permite interpretações importantes, mas ainda limitadas e algumas vezes incompatíveis com outros resultados esperados. 14 Entre as técnicas de medida da densidade de sítios ácidos, as mais importantes são os métodos de dessorção térmica programada (TPD -Thermal Programmed Desorption), tipicamente de molé-culas sonda básicas quimissorvidas, como a amônia ou aminas. Neste método a molécula sonda é adsorvida sobre a amostra limpa e então se procede à dessorção aumentando-se a temperatura de forma controlada.…”

Section: Figura 1 Etapas De Troca Iônica Para a Geração De Acidez Deunclassified

“…Quanto mais forte o sítio ácido, maior a interação com o adsorvato e maior a temperatura necessária para retirá-lo (i.e., dessorvê-lo). 13,14 O TPD de amônia é uma técnica relativamente barata, bem estabelecida e que permite obter resultados satisfatórios em pouco tempo. Contudo, têm-se relatado alguns contratempos, como a não especificidade da amônia para os sítios ácidos de Brønsted, o qual, sendo uma base muito forte, pode quimissorver em sítios ácidos muito fracos, dificultando a interpretação.…”

Section: Figura 1 Etapas De Troca Iônica Para a Geração De Acidez Deunclassified

Desafios da acidez na catálise em estado sólido

Moreno¹,

Rajagopal²

2009

Quím. Nova

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Recebido em 30/5/07; aceito em 30/7/08; publicado na web em 26/1/09 CHALLENGES OF CATALYSIS ACIDITY IN SOLIDS. This study explores the similarities between solid and liquid acid catalysts highlighting the advantages and the main challenges of heterogeneous catalytic processes. We describe the main developments in technical procedures like selection of compounds and reaction models involved in: increasing acidity, characterization of solid acidity and in coke formation.Keywords: acidity; acidity in solids; acid catalysis. intRoDUÇÃoAntes de serem compreendidos como uma categoria à parte ou muito antes da própria existência humana, ácidos protônicos -tais quais ácido cianídrico, ácido fórmico e ácido acético -estavam presentes em diversos fragmentos de corpos celestes, como asteróides, ou mais comumente aprisionados no "gelo" de cometas. Segundo a hipótese conhecida como "nova panspermia", o surgimento da vida na Terra teria sido viabilizada pelo abastecimento desses ácidos, entre outras substâncias orgânicas, sobre a nossa superfície, trazidas do espaço pelos cometas. 1,2 No decorrer do tempo, o ser humano notabilizou-se pela capacidade de manipulação e entendimento dos ácidos, que foi fundamental para a evolução da espécie e ainda essencial para a sua sobrevivência atual e futura. Por exemplo, o aquecimento global, resultado do efeito estufa provocado pela emissão de gases como o CO 2 e CH 4 , é uma das questões de sobrevivência que tem preocupado seriamente a humanidade. Uma das alternativas viáveis de atenuação deste efeito é por meio de eletrocatálise do CO 2 , de forma a convertê-lo em combustíveis recicláveis, como CH 3 OH, CH 3 -O-CH 3 , ou em ácido fórmico, formaldeído, etileno, propileno, etc. 3O desenvolvimento de novos catalisadores, especialmente os sólidos, desde a síntese até a operacionalização final, envolve uma série de procedimentos que necessitam de profundo conhecimento de mecanismos ácido-base. O objetivo deste trabalho consistiu em investigar algumas das principais incompletudes atuais para a conceitualização da acidez na catálise no estado sólido, comparando-as com o meio líquido. entenDimentos moDeRnos De aciDez e BasiciDaDeAo final do século XIX, o químico Svante Arrhenius definiu ácidos e bases em termos de propriedades dissociativas de íons, porém ainda não fora esclarecido que substâncias eram formadas. A idéia da existência de íons não era nova, uma vez que Michael Faraday (1791-1867) já a tinha considerado em função de seus experimentos de eletrólise. No entanto, a proposta de Arrhenius era mais revolucionária, pois considerou que os íons poderiam ser formados na ausência de corrente elétrica e, além disso, seriam responsáveis por diversas reações químicas.Não obstante o seu sucesso, a teoria de Arrhenius não se aplicava de forma adequada a soluções que não fossem aquosas e tampouco previra que certas substâncias poderiam provocar a liberação de H + ou OH -sem conter estes íons em sua fórmula. A aplicação da teoria de Arrhenius também não abrangia os sólidos, mas pouco a pouco outra...

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“…This technique has been widely applied over the last 50 years but recently, new methodologies employing fluorescence spectroscopy, for example, have emerged [33]. IR and Raman spectroscopy with pyridine and ammonium probes [38][39][40], as well as NMR using alkylamines, trialkylphosphines, and other probes [41][42][43][44] place. One recent study employing both magic-angle spinning (MAS) NMR and color indicators estimated an average of one Brønsted acid site per two unit cells (16 supercages) in zeolite NaY [45].…”

Section: Acid and Base Propertiesmentioning

confidence: 99%

Supramolecular photochemistry in zeolites: From catalysts to sunscreens

Chrétien

2007

Pure and Applied Chemistry

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Zeolites are nanoporous, crystalline aluminosilicate materials comprised of a series of strictly uniform channels and cavities repeating along the tri-directional structure of the lattice. Over the last 30 years, researchers have increasingly recognized the desirable properties of these materials as hosts for photochemical reactions. This review will endeavor to draw attention to the properties of zeolite materials that make them appealing substrates for hosting guest molecules during photochemical reactions. An overview of some classical examples in zeolite host-guest photochemistry will be presented along with a brief description of a new use for zeolite materials as protective encapsulators.

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Methods for Characterizing Zeolite Acidity

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Study of the Adsorption Space of Modified Clinoptilolites

Study of the Adsorption Space of Modified Clinoptilolites

Desafios da acidez na catálise em estado sólido

Supramolecular photochemistry in zeolites: From catalysts to sunscreens

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