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 HfO2, displaying a larger dispersion on the vermiculite surface compared with cerium species (Ce2O3), 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.

Se 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 Al-Zr, Al-Hf y Al-Ce. Las energías de enlace observadas evidenciaron que es más probable encontrar zirconio y hafniocomo Zr-O(H) - o Zr-Si-y HfO2, y que estos exhiben, además, una mayor dispersión en la superficie de la vermiculita en comparación con las especies de cerio (Ce2O3), 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 introducciónde hafnio y de zirconio era completa dentro del rango de 0,5 a 2 mmol g-1 de arcilla, pero que la eficacia se reducíacon cantidades más grandes. Por otro lado, la introducción de cerio en las soluciones de Al-Ce pudo considerarse completa dentro del rango evaluado.