Characterization of Al-Zr, Al-Hf and Al-Ce-pillared vermiculites by X-ray photoelectron spectroscopy

Abstract

X-ray photoelectron spectroscopy was used to establish the relative concentration and the chemical environment of modifying species in a series of vermiculites pillared with mixed precursors of Al-Zr, Al-Hf and Al-Ce. The binding energies observed provided evidence that zirconium and hafnium are most likely found as Zr-O(H)-and/or Zr-Siand HfO 2 , displaying a larger dispersion on the vermiculite surface compared with cerium species (Ce 2 O 3 ), which are mainly found inside clay aggregates. On the one hand, the chemical analysis showed that with Al-Hf and Al-Zr solutions, the introduction of hafnium and zirconium was complete within the range of 0.5 -2 mmol g -1 of clay, but the efficiency was reduced with larger quantities. On the other hand, the introduction of cerium in the Al-Ce solutions can be considered to be complete within the range assessed.Key words: Pillared vermiculite, zirconium, hafnium, cerium, XPS. Caracterización de vermiculitas pilarizadas con Al-Zr, Al-Hf y Al-Ce por espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos-X ResumenSe utilizó la espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos-X para establecer la concentración relativa y el ambiente químico de las especies introducidas en una serie de vermiculitas pilarizadas con precursores mixtos de AlZr, Al-Hf y Al-Ce. Las energías de enlace observadas evidenciaron que es más probable encontrar zirconio y hafnio como Zr-O(H) -o Zr-Si-y HfO 2 , y que estos exhiben, además, una mayor dispersión en la superficie de la vermiculita en comparación con las especies de cerio (Ce 2 O 3 ), las cuales se encuentran principalmente en el interior de las láminas de arcilla. Por un lado, el análisis químico mostró que con las soluciones de Al-Hf y Al-Zr, la introducción de hafnio y de zirconio era completa dentro del rango de 0,5 a 2 mmol g -1 de arcilla, pero que la eficacia se reducía con cantidades más grandes. Por otro lado, la introducción de cerio en las soluciones de Al-Ce pudo considerarse completa dentro del rango evaluado.Palabras clave: vermiculita pilarizada, zirconio, hafnio, cerio, XPS.

Modulation of the acidity of a vermiculite and its potential use as a catalytic support

“…Indicating that possibly all the Ce in the structure is formed Ce-Al-or Ce-Si-O species [43] which would explain the increase in acidic properties when this cation is used. These results found by XPS are like those reported in other materials, as well as in pillared clay minerals [39,44].…”

Synthesis of lanthanide series (La, Ce, Pr, Eu & Gd) promoted Ni/γ-Al2O3 catalysts for methanation of CO2 at low temperature under atmospheric pressure

“…Adicionalmente, se observa para las dos series de OM que el contenido de CeO2 obtenido por FRX se encuentra por encima del valor establecido durante la síntesis, este comportamiento está relacionado con el efecto matriz entre el MgO-CeO2, generando una sobreestimación en el valor real del contenido de Ce en los sólidos [112,113,124], por este motivo no se consideraron lo datos de FRX para validar las relaciones molares de los Ni, Mg, Ca y Al de los OM.…”