XXVIRNAFM028

Caracterización por XRD y UV-Vis-DR de nanocatalizadores
CuO/ZrO2
J. A. Flores-Ramírez1*, F. Morales-Anzures2, P. Salinas-Hernández2, J. J. Castro-Arellano3, C. MejíaGarcía1, F. Chávez-Rivas1
1
Departamento de Física, ESFM-IPN, C. P. 07738. Ciudad de México, México.
Universidad del Istmo, Av. Universidad s/n Barrio Sta. Cruz, Santo Domingo Tehuantepec, C. P. 70760, Oaxaca, México.
3
Laboratorio de Posgrado, ESIQUIE-IPN. C. P. 07738, Ciudad de México, México.
Teléfono (97) 1160-1250
*E-mail: flores.ramirez.jorgea@gmail.com
2
Resumen –– Se prepararon muestras de ZrO2 puro y con
incorporación de CuO al 1, 3.6, 5 y 10 % mol mediante el método
sol-gel en medio básico. Estos catalizadores fueron calcinados a 400
ºC y caracterizados por Difracción de rayos-X (XRD) y
Espectroscopía UV-Visible con Reflectancia Difusa (UV-Vis-DR).
Los patrones de difracción del conjunto de muestras presentaron una
fase predominantemente tetragonal, a partir de la cual se determinó
el tamaño de cristalito de los nanocatalizadores, aplicando el método
de Debye-Scherrer. Se encontró que el tamaño de cristalito es del
orden de 7 nm y que es independiente de la carga de cobre. Los
espectros UV-Vis-DR del conjunto de muestras, fueron analizados
por simulación de bandas Gaussianas, estos ajustes mostraron que
los espectros pueden ser explicados por cuatro bandas observadas en
208, 270, 440 y 760 nm. Las primeras tres pueden ser atribuidas a la
transferencia de carga entre el O2--Zr4+, O2--Cu2+ y complejos de CuO-Cu, respectivamente. Finalmente, la amplia banda de absorción
alrededor de 760 nm es asignada a las transiciones electrónicas del
tipo d-d de los iones de Cu2+ situados en un entorno octaédrico
tetragonalmente distorsionado.
Palabras Clave–Sol-gel, CuO/ZrO2, ecuación de DebyeScherrer, UV-Vis-DR.
Abstract––. Samples of pure ZrO2 were prepared with
incorporation of CuO at 1, 3.6, 5 and 10% mol, using the sol-gel
method in basic medium. These catalysts were calcined at 400
°C and characterized by UV-Visible Diffuse Reflectance
Spectroscopy (UV-Vis-DR). The diffraction patterns of the set of
sample show a predominantly tetragonal phase, from which the
crystallite size of the nanocatalysts was determined, applying the
Debye-Scherrer method, it was found that the crystallite size is
of the order of 7 nm and that is independent of the cooper load.
The UV-Vis-DR spectra of the set of samples were analyzed by
simulation of Gaussians bands, these fittings show that the
spectra can explained by four Gaussian bands observed c.a. at
208, 270, 440 and 760 nm. The first tree can be attributed to
charge transfer between O2-Zr, O2-Cu and Cu-O-Cu complexes,
respectively. Finally, the wide absorption band around 760 nm
is assigned to the d-d type electronic transitions of Cu2+ ions
located in a tetragonally distorted octahedral environment.
Keywords ––Sol-gel, Cu/ZrO2, Debye-Scherrer equation, UVVis-DR.
Este trabajo ha sido patrocinado por la Secretaría de Investigación y
Posgrado del IPN por los proyectos SIP-2021080 y COFAA-IPN.
I. INTRODUCCIÓN
Debido a las propiedades especiales que presenta la
materia en la escala nanométrica, muchas de las innovaciones
tecnológicas en la industria se deben al desarrollo de nuevos
catalizadores y soportes catalíticos [1]. Existen muchos tipos
de nanocatalizadores, entre los cuales, uno de los más usados
es el constituido por una mezcla de óxidos de metales
semiconductores, que actúan como catalizador propiamente
dicho, y nanopartículas metálicas que aportan selectividad
[2]. De igual manera, el uso de metales de transición como
soportes ha cobrado mayor importancia, debido a que reducen
el costo que implica usar metales nobles en la preparación de
catalizadores.
En años recientes, se han llevado a cabo considerables
trabajos de investigación sobre la síntesis de materiales
catalíticos avanzados a través del método sol-gel. Este
importante tipo de síntesis permite la preparación de
materiales de calidad con alta pureza, homogéneos y con un
alto control en el tamaño de partícula [3-5].
Los catalizadores de CuO/ZrO2 han recibido gran
atención debido a su alta actividad catalítica en una serie de
reacciones como son: síntesis de metanol a partir de mezclas
de hidrógeno y óxidos de carbono [6], reducción de NO con
hidrocarburos [7] o CO [8], desplazamiento gas-agua [9],
combustión y la oxidación de CO [10]. El Cu es un metal
dúctil muy abundante sobre la corteza. Por otro lado, el óxido
de zirconio tiene propiedades cerámicas tales como:
resistencia química, estabilidad térmica, alta resistencia
mecánica y conductividad iónica a altas temperaturas. El
ZrO2 preparado por la técnica sol-gel, es un material
propuesto para su uso como catalizador o soporte de
catalizadores en procesos petroquímicos. Por ejemplo, se ha
demostrado su utilidad en la reacción de isomerización de nhexano a alto octano, empleando catalizadores bifuncionales
de circonia-sílice en productos tales como 2,2 dimetilbutano
y 2,3 dimetilbutano [11].
En la literatura hay pocos reportes sobre catalizadores de
CuO/ZrO2 preparados por el método sol-gel en medio básico.
Flores et al. [12], reportaron que los materiales CuO/ZrO 2
sintetizados por el método sol gel se caracterizan por
presentar un patrón XRD con una fase tetragonal
predominante, con pequeños porcentajes de la fase
monoclínica a bajos porcentajes mol de CuO. También, por
SEM-HR encontraron que las muestras se caracterizan por
presentar partículas de morfología semiesférica y de
diferentes tamaños, predominando aquellas del orden de 5001000 nm de diámetro. Derivado de lo anterior, el objetivo de
este trabajo es complementar el estudio del efecto del
contenido de Cu2+ en el catalizador CuO/ZrO2 por medio de
las técnicas físicas XRD y UV-Vis-DR, para determinar el
tamaño de cristalito (Fig. 1) y las principales bandas de
transferencia electrónica presentes en las muestras
sintetizadas.
Posteriormente, se determinó el pico más intenso no
superpuesto de la fase cristalina predominante de cada patrón
de difracción. Mediante el software Origin se realizó el ajuste
Gaussiano para determinar la intensidad, el área bajo la curva
y el valor de FWHM. Finalmente, se aplicó la ecuación de
Debye-Scherrer para el cálculo del tamaño de cristalito.
𝐷=
𝐾𝜆
𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃
(1)
Donde:
II. METODOLOGÍA
A. Síntesis de catalizadores
Se prepararon muestras de ZrO2 puro y con
incorporación de CuO, mediante el método sol-gel en medio
básico, con diferentes contenidos de Cu (0, 1, 3.6, 5 y 10 %
en mol), denotados como XCuZr, donde X representa el
porcentaje en mol de Cu, por ejemplo, 5CuZr representa al
catalizador de cobre soportado en circonia con 5 % mol de
Cu. El n-butóxido de Zirconio (Zr[O(CH2 )3 CH3 ]4 , pureza
76.80 %, Stream Chemicals), se mezcló con etanol en un
matraz de reflujo. Se adicionó hidróxido de amonio (NH4OH,
pureza 29.57 %, J. T. Baker) para alcanzar pH>7. En el caso
de las muestras de ZrO2 con incorporación de cobre, se
adicionó acetato de cobre (Cu(CH3COO)2.H2O, Aldrich) en
la cantidad requerida para tener la concentración de CuO
deseada en el catalizador final. La solución resultante se
calentó hasta alcanzar la temperatura de reflujo (80 °C), y se
mantuvo bajo agitación constante durante 10 minutos antes
de comenzar el proceso de hidrolisis por adición gota a gota,
de 20 ml de H2O mezclada con 100 ml de etanol. Los geles
formados se dejaron en reflujo por 50 minutos más con
agitación continua y posteriormente se dejaron añejar por 24
horas a temperatura ambiente. Finalmente, las muestras
sólidas se secaron a 105 °C durante 24 horas y luego se
calcinaron a 400 °C por 24 horas.
B. Difracción de rayos-X
Para determinar las fases cristalinas y el tamaño de
cristalito (Fig. 1) de los sólidos calcinados, se obtuvieron los
patrones de difracción en un difractómetro de rayos-X D8
Advance marca Bruker AXS, acoplado a un tubo de rayos-X
de ánodo de cobre (radiación CuKα) λ: 1.5418 Å, bajo las
siguientes condiciones: el equipo se operó a 50 kV y 20 mA
con un intervalo de tiempo de 1s por punto y velocidad de
barrido de 0.03°/s. Las muestras se analizaron en un intervalo
2θ de10 a 90°. Los patrones de difracción obtenidos se
compararon con las tarjetas del JCPDS para identificar las
fases cristalinas presentes.
Partícula ≥ Grano ≥ Cristalito ≥ Celda unitaria ≥ Molécula/Átomo
Figura. 1. Proceso de formación de partículas por granos y cristalitos.
𝐷: tamaño medio de cristalito.
𝐾: constante Scherrer, 0.94 (granos cúbicos).
𝜆: longitud de onda de los rayos-X, CuKα= 1.5406 Å.
𝛽: ancho a media altura, FWHM, en radianes.
𝜃: ángulo de Bragg en grados, mitad de 2𝜃.
C. Espectroscopia UV-Vis-DR
Para determinar las diferentes transiciones electrónicas
asociadas a las bandas de absorción de las muestras, así como
analizar la variación de estas bandas conforme se incrementa
el porcentaje de óxido de cobre en el soporte, se midieron los
espectros de reflectancia difusa UV-vis-DR a temperatura
media ambiente en un espectrofotómetro UV-vis marca
Varían, modelo Cary-100 equipado con una esfera de
integración de 60 nm, en el intervalo de longitud de onda de
200-800 nm, y a 2 nm de paso. Como material de referencia
se utilizó sulfato de bario (BaSO4).
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A.
Difracción de rayos-X
La Fig. 2 muestra los patrones de difracción de rayos-X
de los materiales CuO/ZrO2 tratados térmicamente a 400 ºC
reportados en la XXV Reunión Nacional Académica de
Física y Matemáticas por Flores et al.,[12].
Figura 2. Patrones XRD de los nanocatalizadores CuO/ZrO2 reportados por
Flores et al., [12] de donde se tomaron los planos (101) y (112) para el
cálculo del tamaño de cristalito aplicando la ecuación de Debye-Scherrer.
De la figura anterior se observa que los patrones XRD
presentan picos característicos de la fase tetragonal (ficha
JCPDS 79-1769), con valores 2θ: 30.3, 35.5, 50.4, 60.1,
62.66, 74.63, 82.09 y 85.06 ° y corresponden a las reflexiones
(101), (110), (112), (211), (202), (220), (301) y (310), dichos
valores están en buen acuerdo con los reportado en la
literatura para el ZrO2 [13-15].
La Fig. 3 muestra el ajuste Gaussiano de los planos (101)
y (112), los cuales representan los picos más intensos del
patrón de difracción de las muestras calcinadas a 400 ºC.
1800
3500
3000
1600
Pico real
Ajuste
Intensidad (u.a.)
Intensidad (u.a.)
(a)
2000
(a)
1400
2500
1500
1000
1000
800
600
400
500
200
0
0
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
48
49
2 theta (grados)
50
51
52
53
2 theta (grados)
3500
1800
Pico real
Ajuste
3000
2500
1600
2000
(b)
1400
(b)
Intensidad (u.a.)
Intensidad (u.a.)
Pico real
Ajuste
1200
1500
1000
Pico real
Ajuste
1200
1000
800
600
400
500
200
0
0
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
48
49
2 theta (grados)
3500
1600
Pico real
Ajuste
(c)
2500
(c)
1400
Intensidad (u.a.)
3000
Intensidad (u.a.)
51
52
53
1800
4000
2000
1500
1000
Pico real
Ajuste
1200
1000
800
600
400
500
200
0
0
25
26
27
28
29
30
31
32
33
48
34
49
2 theta (grados)
50
51
52
53
2 theta (grados)
2000
4500
1800
4000
Pico real
Ajuste
3000
(d)
2500
(d)
1600
Intensidad (u.a.)
3500
Intensidad (u.a.)
50
2 theta (grados)
2000
1500
Pico real
Ajuste
1400
1200
1000
Tabla 1.
Cálculo del tamaño de cristalito del plano (110) usando la
ecuación de Debye-Scherrer.
800
600
1000
400
500
200
0
0
25
26
27
28
29
30
31
32
33
48
34
49
50
51
52
53
350
1400
800
300
Pico real
Ajuste
(e)
Pico real
Ajuste
250
Intensidad (u.a.)
Intensidad (u.a.)
1000
(e)
600
400
200
Posición
angular (2θ)
FWHM
Área.
Intensidad
Tamaño de
cristalito (nm)
0CuZr
30.22
1.06
3270.21
7.74
1CuZr
30.24
0.99
3109.03
8.29
3.6CuZr
30.31
0.99
3028.68
8.31
5CuZr
30.33
0.96
3303.02
8.56
10CuZr
30.33
1.08
594.17
7.59
150
100
50
200
Muestra
2 theta (grados)
2 theta (grados)
1200
En la columna izquierda de la figura 3, se observa el ajuste
realizado para hallar la intensidad y el área bajo la curva del
pico localizado a 2θ=30.5°, se puede apreciar que el pico
principal se encuentra rodeado por un pequeño pico
localizado a la izquierda con un valor de 2θ=28.4°, el cual
corresponde a la fase monoclínica y una especie de
ensanchamiento con un valor aprox., de 2θ=31.5° del lado
derecho del pico central.
Debido a que solo nos interesa el área y la intensidad del
plano (101), se realizó una simulación Gaussiana con tres
picos para reproducir el perfil real y de esta manera hallar los
parámetros microestructurales del pico central. Dicha
simulación fue realizada con el software Origin Pro 2021.
De los ajustes de las muestras 0CuZr, 1CuZr y 3.6CuZr
(Fig. 3a, b y c, columna izquierda) se puede observar que
tanto el pico asociado a la fase monoclínica (lado izquierdo)
como el ensanchamiento en forma de hombro (lado derecho)
disminuyen en intensidad al incrementar el porcentaje de
CuO. Lo anterior se corrobora observando el ajuste de la
muestra 5CuZr (Fig. 3d, columna izquierda).
Para la muestra 10CuZr (Fig. 3e, columna izquierda), la
cual representa una muestra con pérdida de cristalinidad, se
le aplicó el mismo ajuste Gaussiano reproduciéndose el perfil
en el intervalo seleccionado.
En las Figs. 3a, b, c, d y e, columna derecha, se muestra
el ajuste realizado al plano 112 (2θ=50.6°), del patrón de
difracción correspondiente a la serie de nanocatalizadores. A
diferencia del ajuste realizado para el plano 101, el plano 112
se encuentra aislado en el difractogràma, no existen
ensanchamientos ni picos que se superpongan, por lo tanto, el
ajuste se realizó de manera más sencilla.
Derivado de lo anterior, en la Tabla 1, se muestran los
principales parámetros microestructurales obtenidos de la
simulación Gaussiana para el cálculo del tamaño de cristalito
del plano 110 (2θ=30.5°).
0
0
18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42
2 theta (grados)
-50
48
49
50
51
52
53
Angulo (2 theta)
Figura 3. Columna izquierda: ajuste a una función Gauss del plano 101
(2θ=30.5°) de las muestras: (a) 0CuZr, (b) 1CuZr, (c) 3.6CuZr, (d) 5CuZr y
(e) 10CuZr.Columna derecha: ajuste a una función Gauss del plano 112 (2θ
= 50.6°) de las muestras: (a) 0CuZr, (b) 1CuZr, (c) 3.6CuZr, (d) 5CuZr y (e)
10CuZr.
Para efectos de comparación, también se reporta el
tamaño de cristalito para el segundo pico más intenso del
difractograma de las muestras sintetizadas, el cual
corresponde al plano 112 (2θ=50.6°), Tabla 2.
Muestra
Posición
angular (2θ)
FWHM
Área.
Intensidad
Tamaño de
cristalito (nm)
0CuZr
50.38
1.41
2173.64
6.18
1CuZr
50.41
1.42
2185.57
6.18
3.6CuZr
50.49
1.44
2294.15
6.07
5CuZr
50.51
1.36
2346.93
6.42
10CuZr
50.54
1.43
341.48
6.12
De la Tabla 1, se puede observar que el tamaño de
cristalito es homogéneo cuando se adiciona 1, 3.6 y 5
porciento mol de CuO, sin embargo, este tiende a disminuir
cuando se adiciona 10 porciento mol de cobre, este efecto
puede asociarse a la perdida de cristalinidad de la muestra, tal
y como se puede apreciar en la Fig. 2.
Por otro lado, de la Tabla 2, se puede apreciar que existe
un tamaño de cristalito más homogéneo, prácticamente no
varía con el incremento del porcentaje mol de cobre, esta
característica puede estar relacionada con la condición de que
se trata de un pico aislado, es decir, que no tiene
superposición con otro pico, además, no presenta
ensanchamiento debido a microtensiones internas en la
muestra [16-18].
Realizando el comparativo de las tablas 1 y 2, se puede
apreciar que el tamaño de cristalito entre el plano (110) y
(112) disminuye aproximadamente 2 nm. Una probable
estimación del tamaño de cristalito podría ser tomar el
promedio de los dos picos más intensos (Tabla 3), por lo que
tendríamos un valor del orden de 7 nm aproximadamente.
Tabla 3.
Promedio del tamaño de cristalito a partir de los planos (110) de la tabla 1
y de los planos (112) de la tabla 2.
Muestra
0CuZr
1CuZr
3.6CuZr
5CuZr
10CuZr
Tamaño
de
cristalito
(nm)
7
7.2
7.2
7.5
6.9
B. Espectroscopia UV-Vis-DR
En la Fig. 4, se muestran los espectros de reflectancia
difusa UV-Vis, (UV-Vis-DR por sus siglas en inglés) de los
catalizadores 0CuZr, 1CuZr, 3.6CuZr, 5CuZr y 10CuZr. Se
ha reportado que los catalizadores de CuO sintetizados por
vía sol-gel soportados en ZrO2 presentan una banda de
absorción a 220 nm [19]. Chary et al [20], por ejemplo,
reportaron espectros UV-visibles de muestras de CuO/ZrO2
preparadas por el método de impregnación. Los autores
describen que el ZrO2 puro presenta un espectro que exhibe
una banda característica alrededor de 220 nm debida a la
transferencia de carga de O2--Zr4+, lo cual está en buen
acuerdo con los espectros UV-visibles que se observan en la
Fig. 4. De dicha figura se puede apreciar una primera banda
de absorción debida a la transferencia de carga del ligando al
metal (O2--Zr4+) con una longitud de onda de 210 nm
aproximadamente.
Del mismo modo, es posible observar otra banda de
absorción con forma de hombro con una longitud de onda
alrededor de 270 nm, dicha banda es más pronunciada en las
muestras con alto contenido de CuO y puede ser atribuida a
la transferencia de carga de O2--Cu2+, de acuerdo con Morales
et al [21,22].
1.6
0CuZr
1CuZr
3.6CuZr
5CuZr
10CuZr
1.4
Absorbancia (a. u.)
Tabla 2.
Cálculo del tamaño de cristalito del plano (112) usando la ecuación
de Debye-Scherrer.
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
200
300
400
500
600
700
800
Longitud
Longitud de
de onda
onda (nm)
(nm)
Figura 4. Espectros UV-Vis-RD de los nanocatalizadores de CuO/ZrO2.
Por otro lado, para las muestras 1CuZr, 3.6CuZr, 5CuZr
y 10CuZr se observa una banda ancha con una longitud de
onda en el intervalo de 600-800 nm, dicha banda puede ser
asociada a transiciones electrónicas de spin permitido E2g-T2g
de tipo d-d de iones aislados de Cu2+ en coordinación
octaédrica distorsionada tetragonalmente en la matriz del
soporte. Dichos resultados concuerdan con lo reportado en la
literatura [19-23].
Para identificar gráficamente y analizar la variación de las
bandas de absorción con el incremento del porcentaje de
CuO, se simularon los perfiles de los espectros UV-visibles
de la serie de nanocatalizadores. La simulación se realizó
empleando el software Origin Pro2021 con ajuste a una
función Gaussiana.
En la Fig. 5 se observa que los espectros UV-Vis-DR del
conjunto de muestras pueden ser explicados mediante bandas
Gaussianas, las cuales varían en intensidad con el incremento
del porcentaje de cobre.
De la muestra 0CuZr (Fig. 5a) se pueden apreciar dos
bandas de transiciones electrónicas con máximos en 210 y
288 nm de longitud de onda, dichas bandas están asociadas a
la transferencia de carga del O2--Zr4+ [19-23]. Sin embargo,
la banda localizada a 210 nm es mucho más intensa que la
correspondiente a 288 nm, tal y como se refleja en la Fig. 4
para el espectro UV-visible de la muestra 0CuZr.
Para las muestras 1CuZr, 3.6CuZr, 5CuZr y 10CuZr se
observa que el perfil del espectro UV-visible puede ser
reproducido con 4 bandas Gaussianas (Fig. 5b, c, d y e).
1.6
Absorbancia (u.a.)
(a)
210
1.4
1.2
ZrO2
1.0
Sum
0.8
0.6
0.4
288
0.2
0.0
200
300
400
500
600
700
800
Longitud de onda (nm)
1.6
1.4
207
Absorbancia (u.a.)
Absorbancia (u.a.)
1.2
(c)
1.6
(b)
1.4
1.0 CuZrO2
Sum
1.0
0.8
0.6
273
0.4
412
0.2
3.6 CuZrO2
Sum
1.2
1.0
0.8
203
269
0.6
0.4
436
0.2
764
748
0.0
0.0
200
300
400
500
600
700
200
800
300
1.6
(d)
600
700
800
(e)
1.4
1.2
5.0 CuZrO2
1.0
0.8
500
1.6
202
Absorbancia (u.a.)
Absorbancia (u.a.)
1.4
400
Longitud de onda (nm)
Longitud de onda (nm)
Sum
271
0.6
0.4
427
0.2
762
0.0
formación de especies de CuO del tamaño de los nanómetros.
Al aumentar el contenido de CuO, se produce un cambio en
el espectro UV-vis de los catalizadores, tal y como se observa
en la Fig. 4, mostrando una gradual aparición de una
absorción de borde en el intervalo 350-500 nm, que se
atribuye a especies de CuO bulk. La presencia de esta especie
CuO bulk se observa más claramente en los catalizadores
3.6CuZr, 5CuZr y 10CuZr [23,24].
Finalmente, la banda ancha identificada en el intervalo
600-800 nm de longitud de onda en la Fig. 4, mediante
simulación se pudo corroborar que tiene valores máximos de
748 nm para 1CuZr, 764 para 3.6CuZr, 762 nm para 5CuZr y
747 nm para 10CuZr, esta banda es característica de las
transiciones d-d de iones Cu+2 localizados en un entorno
octaédrico. Además, esta banda de absorción aumenta con el
incremento del contenido de cobre, lo cual se debe al aumento
de las especies de Cu2+ que se encuentran dispersas en el
soporte. En esta banda la simetría local del ion cobre se
distorsiona, indicando que se mantiene una interacción entre
el cobre y el soporte [19,21-23].
En la Tabla 4 se muestran los principales parámetros
microestructurales obtenidos con la simulación Gaussiana de
las muestras 0CuZr, 1CuZr, 3.6CuZr, 5CuZr y 10CuZr, de
dichos valores se puede apreciar que las bandas 2 y 4 son las
que gobiernan el proceso de transición electrónica entre el O2-Cu2+ y los orbitales d-d de iones Cu+2 respectivamente,
debido a que son las más intensas.
Tabla 4.
Parámetros de las Gaussianas cuya suma reproducen el perfil de los espectros
de absorción de las muestras de cobre soportado en ZrO2.
10.0 CuZrO2
Sum
1.2
282
1.0
0.8
0.6
747
0.4
Muestra
425
191
0.2
0.0
200
300
400
500
600
Longitud de onda (nm)
700
800
200
300
400
500
600
700
800
Longitud de onda (nm)
Figura 5. Simulación de los espectros UV-visibles mediante el ajuste de
bandas Gaussianas. (a) 0CuZr, (b) 1CuZr, (c) 3.6CuZr, (d) 5CuZr y (e)
10CuZr.
La primera banda Gaussiana está asociada a la
transferencia de carga ligando-metal, O2--Zr4+, tal como en el
soporte [19-23]. La segunda banda de transferencia
electrónica registra valores de longitud de onda: 273 nm para
1CuZr, 269 para 3.6CuZr, 271 para 5CuZr y 282 para
10CuZr, y está asociada a la transferencia de carga entre el
O2--Cu2+ [19-23]. Esta banda a 270 nm es típica de complejos
del cobre en los cuales el Cu2+ se encuentra enlazado a seis
moléculas de agua de la siguiente forma: [Cu(H2O)6]2+.
La tercera banda Gaussiana, y una de las menos intensas,
registra longitudes de onda: 412 nm para 1CuZr, 436 nm para
3.6CuZr, 427 nm para 5CuZr y 425 nm para 10CuZr. Esta
banda de absorción no es visible gráficamente en los
espectros originales de la Fig. 4, sin embargo, y de acuerdo
con lo reportado en la literatura, está relacionada con la
ZrO2
1.0CuZrO2
3.6CuZrO2
5.0CuZrO2
10CuZrO2
Banda
nm2
Ancho
Área.
Intensidad
210
54
81
288
207
61
21
7
58
273
412
748
57
53
169
94
8
71
203
269
23
69
43
174
436
764
202
32
163
54
5
102
43
271
427
155
90
179
9
762
191
413
32
130
56
282
425
747
75
49
169
245
22
225
IV. CONCLUSIONES
Se sintetizaron nanocatalizadores de cobre soportados en
ZrO2 por el método sol-gel en medio básico. El análisis XRD
mostró que los sólidos cristalizan mayormente en la fase
tetragonal con pequeños porcentajes de la fase monoclínica a
bajos contenidos de CuO. Por medio de la ecuación DebyeScherrer, se determinó el tamaño de cristalito para los dos
picos más intensos de cada difractograma, encontrándose que
existe una diferencia de alrededor de 2 nm entre ambos picos,
lo cual, probablemente esté relacionado con las condiciones
de aplicación de la ecuación de Debye-Scherrer.
A partir de la simulación de los espectros UV-visible, fue
posible determinar que los perfiles reales pueden reproducirse
mediante 4 bandas Gaussianas, las cuales registran máximos
con longitudes de onda de 210, 288, 436 y 764 nm y están
asociadas a las transiciones electrónicas entre el O2--Zr4+, O2-Cu2+ y orbitales del tipo d-d en iones Cu2+ principalmente.
AGRADECIMIENTOS
J. A. Flores Ramírez agradece la beca del CONACyT
para realizar sus estudios de posgrado.
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