CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS SOBRE ÓXIDOS MIXTOS DE Ce-Zr POR XPS, TPR Y TEM

Resumen

Se prepararon por co-precipitación soportes nanoestructurados de óxidos mixtos de Ce0.8Zr0.2O2 (CZ) y se depositaron por impregnación diferentes nanopartículas (NP) metálicas de Pd (2 %p/p), Ru (2 %p/p) y Ni (2 y 8 %p/p). Se analizó la interacción del metal con el soporte por fotoemisión de electrones con rayos X (XPS), reducción térmica programada (TPR), microscopía electrónica de transmisión (TEM), mediciones de quimisorción de CO y difracción de rayos X (XRD). Las observaciones por TEM demostraron que el soporte es nanoestructurado, con tamaños de cristalita del orden de 6nm. La determinación de la dispersión metálica mediante quimisorción de CO indicó que las NP son nanométricas, con tamaños de 1.2nm (Pd) y 2.2nm (Ru). En el caso de Ru2/CZ en las mediciones de TPR se identificaron dos picos centrados en 50ºC y 105ºC, asignados a la reducción de partículas de RuO2 bien dispersas y a RuO2 de mayor tamaño, respectivamente, ambos superpuestos con la reducción del soporte. La reducción de Pd soportado sobre CZ presentó un pico bien definido a 5ºC asociado a la reducción de PdO a Pd metálico junto con la reducción del soporte, sin formación del hidruro de paladio. Las mediciones de TPR para Ni/CZ presentaron dos zonas anchas de consumo de hidrógeno, una centrada en 225°C (reducción de CZ) y otra en 357ºC (reducción de NiO), en concordancia con un mayor tamaño de las NP de Ni, estimado en 7 y 21nm por quimisorción de CO para Ni2/CZ y Ni8/CZ respectivamente. El tamaño de las NP de Ni pudo ser medido en Ni8/CZ por TEM, coincidiendo con el determinado por quimisorción de CO. Los picos de fotoemisión Zr3d y Ce3d provenientes del soporte mostraron mayoritariamente la presencia de estados de oxidación Zr4+ y Ce4+, respectivamente. En el pico Pd3d se identificó una componente mayoritaria que puede atribuirse al estado químico PdO2 o PdO bien disperso; en el pico Ru3d se identificó una componente atribuida a RuO2 y en el pico Ni2p se identificaron dos componentes, NiO y Ni2O3, prevaleciendo esta última en la muestra Ni2/CZ. El pico de Ru3d atribuido al compuesto RuO2 presentó un corrimiento de energía de ligadura que puede atribuirse a efectos de tamaño de la NP, como efectos de estado final.