Estructura y marco de asociación de los sitios de ácido de Lewis en MOR Zeolita

Área de la Ciencia:

• Espectroscopia de RMN en estado sólido
• Química de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las zeolitas son materiales industriales cruciales, pero su comportamiento a nivel molecular, particularmente los sitios de ácido de Lewis (LAS), no se entiende completamente.
• La identificación espectroscópica directa y la resolución estructural de LAS en zeolitas han sido un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la estructura molecular de los sitios de ácido de Lewis (LAS) en la zeolita de mordenita.
• Comprender la evolución de los sitios de aluminio (AlIV y AlVI) tras la deshidratación y la interacción con la piridina.
• Investigar el comportamiento dependiente de la temperatura de las firmas espectroscópicas de RMN y las constantes de acoplamiento cuadrupolar (CQ).

Principales métodos:

• 1D y 2D 1H, 15N y 27Al espectroscopia de RMN de giro mágico (MAS) a temperaturas variables (107298 K).
• Modelado de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Análisis de las constantes de acoplamiento cuádruple (CQ) para evaluar la distribución de la carga eléctrica.

Principales resultados:

• La estructura molecular de LAS en la mordenita se reveló como sitios (SiO) 3Al que interactúan con la piridina, lo que indica que los sitios libres de bases son sitios de Al pseudo tricoordinados.
• Se estableció una comprensión a nivel molecular de cómo el marco y los sitios de aluminio asociados al marco se transforman en sitios de ácido de Brønsted (BAS) y LAS tras la deshidratación y la exposición a la piridina.
• Se observó una dependencia significativa de la temperatura de las firmas espectroscópicas de RMN de 27Al y los valores de CQ, atribuidos a la dinámica residual que afecta la simetría del campo eléctrico.

Conclusiones:

• El estudio identificó con éxito la estructura de LAS en mordenita utilizando RMN y DFT, proporcionando una comprensión a nivel molecular del comportamiento del sitio ácido.
• La RMN de temperatura variable es crucial para la evaluación estructural precisa de los sitios de aluminio en las zeolitas, ya que la temperatura influye en la dinámica y, por lo tanto, en las firmas espectroscópicas.
• Este trabajo avanza en la comprensión fundamental de los sitios activos de zeolita, esenciales para optimizar las aplicaciones catalíticas.