Activated carbon surface chemistry: Changes upon impregnation with Al(III), Fe(III) and Zn(II)-metal oxide catalyst precursors from NO3¯ aqueous solutions

Abstract

Debido a la importancia de la catálisis heterogénea, se han analizado los cambios producidos en la química de superficie por impregnación del carbono activado (AC) con iones de Al3+, Fe3+ y Zn2+ de solución acuosa NO3¯ sales con pH 2,91 por Al3+ , 1,54 para el Fe3+ y 5.16 para Zn2+ en dos etapas sucesivas de remojo y horno-secado son estudiados. Las muestras (A120, F120 y Z120) a partir de la composición elemental y por la energía dispersiva de rayos X (EDX), por análisis de espectroscopia FT-IR, espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y por la medición del pH del punto de carga cero (pHpzc). El proceso rendimiento fue de 102% para un WT120, 114 wt% para F120 y 103 wt% para Z120. Y pyrone Chromene, Las estructuras tipo Cromeno, pirona y éter son predominantes en AC. La hidrólisis de los iones metálicos influye marcadamente en el pH de la solución de impregnación y también en la oxidación de superficie de los grupos funcionales de AC por O2 y NO3¯ disueltos en una solución de ese tipo. El grado de oxidación de CA es mayor con el Fe3+ que con la solución Al3+ y Zn2+. Los grupos de ácido carboxílico para F120 y grupos hidroxilo fenólico para Z120 y especialmente para el A120 se forman a partir de la reducción de las estructuras de la AC. El contenido de nitrógeno es superior por Z120 A120 > >F120 > AC. pHpzc es 10.50 para CA, 5,20 para el A120, 4.00 para F120 y 6,30 para Z120.

Because of the relevance in heterogeneous catalysis, the changes produced in the surface chemistry of activated carbon (AC) upon impregnation with the Al3+, Fe3+ and Zn2+ ions from aqueous solution of NO3¯ salts at pH 2.91 for Al3+, 1.54 for Fe3+ and 5.16 for Zn2+ in two successive soaking and oven-drying steps are studied. The samples (A120, F120 and Z120) were analyzed in terms of elemental composition and by energy dispersive X-ray analysis (EDX), FT-IR spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and measurement of pH of the point of zero charge (pHpzc). The process yield was 102 wt% for A120, 114 wt% for F120, and 103 wt% for Z120. Chromene, pyrone and ether type structures are by far predominant in AC. The hydrolysis of metal ions markedly influences the pH of the impregnation solution and thereby the oxidation of surface functional groups of AC by O2 and NO3¯ dissolved in such a solution. The degree of AC oxidation is larger with the Fe3+ solution than with the Al3+ and Zn2+ solutions. Carboxylic acid groups for F120 and phenolic hydroxyl groups for Z120 and especially for A120 are formed from reducing structures of AC. The nitrogen content is higher by Z120 > A120 >F120 > AC. pHpzc is 10.50 for AC, 5.20 for A120, 4.00 for F120 and 6.30 for Z120.