Uso de XRD para determinar los tamaños de cristalitos y la composición de fases de los catalizadores de tipo molibdato

Al igual que las enzimas que contienen molibdeno, que son catalizadores bacterianos comunes que rompen el enlace químico del nitrógeno molecular en atmosfera, el proceso de fijación biológica de nitrógeno, que es fundamental para la vida vegetal y la agricultura, los molibdatos son compuestos de molibdeno en estados de alta oxidación. Los molibdatos son compuestos precursores de catalizadores utilizados en la oxidación selectiva de hidrocarburos, la hidrodesulfuración de productos refinados del petróleo y gas natural.

La hidrodesulfuración es un paso crítico en la refinación de combustibles fósiles y biocombustibles para eliminar el azufre, un contaminante responsable del esmog, también se utiliza para crear combustible diesel de azufre ultra bajo y para mejorar el índice de octanaje de los hidrocarburos intermedios en la producción de petróleo.

El molibdato de níquel (NiMoO4) tiene estructuras atractivas, mayor capacitancia específica, mayor actividad electroquímica y propiedades magnéticas en comparación con otros molibdatos (Zn, Co, Mg, etc.) porque muestra una alta densidad de estados cerca de la parte superior de la banda de valencia. Se utiliza en la deshidrogenación oxidativa de alcanos ligeros como el propano y se ha estudiado para su uso como electrodos de nanovarillas de NiMoO4xH2O de alto rendimiento para supercondensadores. Se puede encontrar en tres formas cristalinas a presión atmosférica, α-NiMoO4 a baja temperatura, β-NiMoO4 y alta temperatura, NiMoO4nH2O hidratado y otro alótropo (NiMoO4-II), alta presión. (ref. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6017352/)

La difracción de rayos X (XRD) es un método que es muy sensible a los cambios en la estructura cristalográfica de materiales sólidos y de uso común para distinguir diferentes formas cristalinas.

Las heteroestructuras de molibdato de cobalto (CoMoO4 y CoO2MoO3O8) crean una reacción de evolución de hidrógeno de alto rendimiento, se ha sugerido como una prometedora fuente de energía renovable y limpia. Se encontró que estas heteroestructuras de molibdato crean electro catalizadores eficientes y económicos para reacciones catalíticas que producen energía con alta eficiencia de voltaje, excelente estabilidad a largo plazo y conductividad superior. Se demostró que los materiales reducen la energía de adsorción de hidrógeno y mejoran significativamente la actividad el tamaño de cristal de nanopartículas y la composición cuantitativa de mezclas sólidas es, XRD (ref. Https://pubag.nal.usda.gov/catalog/6539770).

La actividad catalítica de tales materiales de molibdeno depende en gran medida del tamaño de partícula y la relación con el material de soporte. Para este tipo de materiales, el Al2O3 se usa a menudo como material de soporte y aparece como una mezcla de fracciones amorfas y cristalinas. El método más utilizado para determinar tanto el tamaño de cristal de nanopartículas y la composición cuantitativa de mezclas sólidas es, XRD.

Uno de nuestros especialistas en aplicaciones de XRD, el Dr. Simon Welzmiller, realizó mediciones de XRD de los polvos NiMoO4 y CoMoO4, para determinar el análisis de fase cuantitativa y el tamaño de cristal de estos catalizadores de molibdato, utilizando nuestro difractor de rayos X de sobremesa ARL EQUINOX 100, el análisis de fase cualitativo reveló que ambas muestras contienen una cantidad significativa de Al2O3, que actúa como soporte para las fases reales de β-CoMoO4 y β-NiMoO4. El análisis se realizó en 45 minutos, este análisis reveló cantidades significativas de catalizadores de molibdato activos con un tamaño de un cristal de 10 nm para ambos molibdatos.

Para obtener más información al respecto, puede descargar nuestro documento técnico. Descargar “Caracterización de catalizadores tipo molibdato usando ARL EQUINOX 100 XRD de sobremesa”.

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