ABSTRACT Hydrotalcites can be used for different applications due to their chemical properties and to give rise to solids with high specific surface area, good thermal stability, high dispersion and basic character. These characteristics have led to the fact that these materials have received much attention and application in areas such as the removal of contaminants and the synthesis of catalysts. This study evaluated the effect of zinc substitution by nickel on zinc-aluminum hydrotalcites, which have shown activity for the catalytic depolymerization of poly(ethylene terephthalate). The hydrotalcite type structure was observed in all materials, noting that the increase of zinc leads to higher values of a parameter of the orthorhombic cells of the hydrotalcites. The decrease of the c parameter led to a greater interaction CO32-‧ ‧ ‧ OH in the interlaminar space. Solids with higher zinc content collapsed at lower temperatures, contrary to that induced by nickel. The calcined solids contain the ZnO, NiO y g-Al2O3 phases, whose presence depends on the metals present. The results suggest the presence of large particles with high crystallinity of the ZnO phase, whereas the broad peaks of NiO suggest the existence of small particles of this phase, whose crystallinity is affected by the presence of Zn2+ and Al3+ in the cubic lattice of NiO. Materials containing two metals presented isotherms characteristic of predominantly macroporous solids. In relation to the materials with three metals, the structures are mesoporous and with high specific surface area, observing that the solid Zn0,44Ni0,22Al0,33 contains slit-shaped pores, while the solids Zn0,33Ni0,33Al0,33 and Ni0,44Zn0,22Al0,33 presented typical isotherms of materials with narrow pores in the form of capillaries.

RESUMEN Las hidrotalcitas pueden ser usadas para diferentes aplicaciones debido a sus propiedades químicas y por dar origen a sólidos con elevada área superficial específica, buena estabilidad térmica, alta dispersión y carácter básico. Estas características han conducido a que estos materiales hayan recibido mucha atención y aplicación en áreas como la remoción de contaminantes y en la síntesis de catalizadores. En este estudio se evaluó el efecto de la sustitución de zinc por níquel en hidrotalcitas a base de zinc-aluminio, las cuales han mostrado actividad para la depolimerización catalítica de poli (tereftalato de etileno). La estructura del tipo hidrotalcita fue observada en todos los materiales, notándose que el aumento de zinc conduce a mayores valores del parámetro a de las celdas ortorrómbicas de las hidrotalcitas. La disminución del parámetro c condujo a una mayor interacción CO32-‧ ‧ ‧ OH en la región interlaminar. Los sólidos con mayor contenido de zinc colapsaron a menores temperaturas, efecto contrario al inducido por el níquel. Los sólidos calcinados contienen las fases ZnO, NiO y g-Al2O3, cuya presencia depende de los metales presentes. Los resultados sugieren la presencia de partículas grandes y con alta cristalinidad de la fase ZnO, mientras que los picos definidos y anchos de NiO sugieren la existencia de partículas pequeñas de esta especie, cuya cristalinidad está afectada por la presencia de cationes Zn2+ y Al3+ en la red cristalina cubica del NiO. Los materiales conteniendo dos metales presentaron isotermas características de materiales predominantemente macroporosos, En relación a los materiales con tres metales, las estructuras son mesoporosas y con alta área superficial específica, observándose que el sólido Zn0,44Ni0,22Al0,33 contiene poros en forma de hendidura, mientras que los sólidos Zn0,33Ni0,33Al0,33 y Ni0,44Zn0,22Al0,33 presentaron isotermas propias de materiales con poros estrechos en forma de capilares.

Resumen El NiO es útil en la producción de sensores electroquímicos y para la obtención de níquel metálico, el cual es usado como catalizador para producir hidrogeno a partir de gas natural. En este trabajo, se sintetizaron hidrotalcitas a base de níquel-aluminio y níquel-zinc-aluminio, las cuales fueron calcinadas a 500 oC y estudiadas por diferentes técnicas instrumentales. Se observó que las hidrotalcitas a base de níquel y aluminio son más estables térmicamente, colapsando a temperaturas más altas que aquellas conteniendo zinc. Durante el proceso de calcinación el aluminio se incorpora en la red cristalina del NiO, disminuyendo los parámetros cristalográficos de este óxido. La adición de zinc disminuye este efecto, contribuyendo además con la formación de partículas más pequeñas del NiO. Adicionalmente el aluminio distorsiona la red del NiO, efecto que es minimizado por el zinc, dificultando la incorporación de Al3+ en la red cubica del NiO.

Abstract NiO has a variety of applications, mainly in the production of electrochemical sensors and of metallic nickel. In addition, it is widely used as catalysts to produce hydrogen from natural gas. In this work, hydrotalcites based on nickel-aluminum and nickel-zinc-aluminum were synthesized, calcined at 500 °C and studied by different techniques. It was observed that nickel-aluminum hydrotalcites are thermally more stable, collapsing at higher temperatures than hydrotalcites containing zinc. During calcination, aluminum is incorporated into NiO lattice, leading to a decrease in crystallographic parameters. However, zinc decreases this effect, favoring the formation of NiO with lattice parameters close to pure nickel oxide. Zinc also contributes to the formation of smaller NiO particles, which is very useful for its use as a catalyst. In addition, aluminum led to a distortion in NiO lattice, an effect that is minimized by zinc, showing that it hinders the incorporation of Al3+ in the NiO lattice.

Resumen Este trabajo trata sobre la comparación de la asignación teórica del espectro vibracional de DADP con los desplazamientos experimentales por marcación isotópica. Para ello, se sintetizaron los isotopómeros DADP-C4 y DADP-C2, los cuales son isotopómeros parcialmente marcados. DADP-C4 y DADP-C2 fueron sintetizados a partir de acetona marcada isotópicamente en los átomos de carbonos del grupo metilo y carbonilo, respectivamente. La acetona y los compuestos isotopómeros de DADP fueron caracterizados usando espectroscopia Raman e Infrarroja. Las asignaciones teóricas fueron tomadas de estudios previos sobre la distribución de energía potencial de un modo vibracional, el cual proporciona una aproximación a las coordenadas internas relacionadas con cada banda vibracional. La marcación isotópica selectiva nos permitió acercarnos a la dependencia de cada banda, debido a que, la energía de una vibración molecular depende también de la masa recíproca de los átomos involucrados. En general, los resultados mostraron que algunas bandas asignadas experimentalmente no coinciden con las asignaciones teóricas mediante simulaciones mecánicas cuánticas.

Abstract This work deals with the comparison of the theoretical assignment of the DADP vibrational spectrum with the experimental displacements by isotopic labeling. For this, the DADP-C4 and DADP-C2 isotopomers were synthesized from acetone labeled isotopically in the methyl and the carbonyl carbon atoms, respectively. The acetone and DADP-isotopomer compounds were characterized using Raman and infrared spectroscopy. Theoretical assignments were taken from previous studies on the potential energy distribution of a vibrational mode, which provide an approach to the internal coordinates related to each band. The selective isotopic labeling allowed us to approach to the dependence of each band, because the energy of a molecular vibration also depends on the reciprocal mass of the atoms involved. In general, the results showed that some bands assigned experimentally do not coincide with the theoretical assignments by quantum mechanical simulations.

Resumen Los ácidos húmicos se producen por la descomposición de la materia orgánica de los suelos y por la oxidación de carbones minerales. En este estudio se analizó mediante superficies de respuesta el efecto de la oxidación en la extracción de ácidos húmicos de un carbón colombiano. Las variables de oxidación estudiadas fueron las siguientes: tamaño de partícula (0,063, 0,106 y 0,150 mm), concentración del agente oxidante (permanganato de potasio (KMnO4): 0,010, 0,020 y 0,050 M) y tiempo de oxidación (30, 60 and 90 minutos). El grado de oxidación se verificó con espectroscopia infrarroja. La oxidación incrementó los grupos oxigenados en la matriz carbonácea debido, principalmente, a la oxidación de componentes alifáticos. Se obtuvieron porcentajes de extracción superiores a 24 % al usar partículas de 0,063 mm y KMnO4 con 0,020 M. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract Humic acids are produced by decomposition of organic soil material and from oxidation of mineral coals. In this study, the effect of oxidation and the yield of humic acids extracted from a sample of Colombian mineral coal were studied by response surface methodology (RSM). The variables used were: particle size (0.063, 0.106 and 0.150 mm), concentration of the oxidizing agent (KMnO4: 0.010, 0.020 and 0.050 M) and oxidation time (30, 60 and 90 minutes). The degree of oxidation was verified by infrared spectroscopy. Oxidation increased oxygen groups in the carbonaceous matrix, mainly due to oxidation of aliphatic components. Extraction yields above 24% were obtained with 0.063 mm particle size and 0.020 M KMnO4. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Resumen Las hidrotalcitas tienen un alto impacto en el desarrollo de nuevos materiales y en avances tecnológicos en áreas como catálisis y química ambiental. Un aspecto de vital importancia es la temperatura del colapso de la estructura HTLc, ya que de esta dependen las propiedades de los sólidos obtenidos. En este trabajo se estudió el comportamiento térmico de hidrotalcitas de níquel-aluminio y se determinó la Ea asociada al colapso y formación de NiO. Se observó que la mayor interacción entre iones carbonato y grupos OH ocurre a 250 °C, temperatura en la cual desaparece la estructura HTLc. El sólido N0,75A0,25 requirió menos energía para que ocurriese el colapso, debido a la mayor distancia entre las láminas. El material N0,66A0,33 necesito más energía para que ocurriese la formación del óxido de níquel, lo que se debe a que el mayor contenido de Al3+, desfavorece el crecimiento de las partículas iniciales de NiO.

Abstract The synthesis and use of materials as hydrotalcites have a high impact on development of new materials and technological advances, applied in areas such as catalysis and environmental chemistry. An aspect of vital importance is the temperature of collapse of the HTLc structure, because from this fact depend the properties of solids obtained. In this work was studied the thermal behavior of nickel-aluminum hydrotalcite, and determined the Ea associated with the collapse and formation of NiO. It was observed that the greater interaction among carbonate ions and OH groups occurs at 250 °C, temperature at which the collapse of the HTLc structure occurs. The solid N0,75A0,25 requires less energy to collapse, which is due to the greater distances between the positive sheets. The solid N0,66A0,33 need more energy for the formation of NiO, which is due to higher content of Al3+, disfavoring the growth of the initial particles of NiO.

Las hidrotalcitas pueden ser usadas en áreas como catálisis, medicina, química ambiental, entre otras. Dependiendo de los metales presentes, los sólidos derivados de la calcinación de hidrotalcitas también son usados debido a su carácter básico, efecto de memoria y alta área superficial especifica. En este estudio se describen algunas características de hidrotalcitas a base de Cu-Zn-Al. Los análisis se realizaron usando AAS, DRX, FTIR, TGA y DSC. En el espectro FTIR se observó que, en los sólidos con mayor cantidad de cobre, la banda del estiramiento O••H (M••OH, H••OH) se desplazó a valores más bajos de número de onda, debido a que la densidad electrónica de los grupos OH se orienta hacia el centro metálico de cobre. En todos los sólidos se observó la formación de la fase hidrotalcita, y de la fase Cu(OH)) en los sólidos con mayor contenido de cobre, lo que puede ser atribuido al efecto Jahn-Teller. Los resultados mostraron que los sólidos con mayor contenidode cobre colapsan en temperaturas menores. En todas las muestras se observaron eventos como:descomposición de la estructura HTLc, formación de óxidos metálicos y descomposición decarbonatos que quedaron ocluidos en los poros de los sólidos debido al colapso de la estructuralaminar.

Hydrotalcite-like compounds have been used in catalysis, medicine, environmental chemistry, and other applications. Depending on the metals present, the solids obtained by calcination can be used due to their basicity, memory effect, and high specific surface area. This study describes some characteristics of hydrotalcites based on Cu-Zn-Al. The solids were characterized by AAS, XRD, FTIR, DSC and TGA. In the FTIR spectra it was observed that in the solids with higher copper contents the band signed to O••H stretching (M••OH, H••OH) was moved to lower wave number values, because electron density of hydroxide groups orients toward the metallic copper center. In all materials hydrotalcite phase formation was observed and the Cu(OH)) phase in solids with higher copper content was detected, fact attributed to the Jahn-Teller effect. Results indicate that the collapse of the structure occurs at lower temperatures in the case of solids with higher copper content. In all the tested materials the decomposition of the HTLc structure and the formation ofmetal oxides was observed, as well as decomposition of carbonate ions occluded in the solid dueto the collapse of the lamellar structure.

Os compostos do tipo hidrotalcita podem ser usados nas áreas de catalise, medicina, química ambiental, entre outras. Dependendo dos metais presentes, os sólidos obtidos pela calcinação de hidrotalcitas também podem ser usados devido a propriedades tais como: caráter básico, efeito de memória e elevada área superficial especifica. Neste estudo descrevem-se algumas características das hidrotalcitas baseadas em Cu-Zn-Al. Na caracterização dos sólidos usaram-se astécnicas AAS, DRX, FTIR, TGA e DSC. Observou-se nos sólidos com maior conteúdo de cobre que o estiramento O••H (M••OH, H••OH) se desloca a valores menores de numero de onda, devido a que a densidade eletrônica dos grupos hidróxido se orienta em direção ao centro metálico de cobre. Em todos os materiais observou-se a fase hidrotalcita e nos sólidos com maior conteúdo de cobre foi detectada a fase Cu(OH)), fato atribuído ao efeito Jahn-Teller. Os resultados indicam que o colapso da estrutura acontece em temperaturas menores no caso dos sólidos com maior conteúdo de cobre. Em todos os materiais observaram-se decomposição da estrutura HTLc, formação de óxidosúmetálicos, e a decomposição dos íons carbonato que ficaram ocluídos nos sólidos devido ao colapsoda estrutura lamelar.

Low-rank coals are an important source of humic acids, which are important in retention processes of water and nutrients in plants. In this study coal samples of Montelibano, Colombia, were oxidized with air at different temperatures and subsequently with H2O2 and HNO3. The materials were characterized by FTIR, proximate and elemental analysis, and quantification of humic acids. The oxidation process led to an increased content of oxygenated groups and humic acids in the carbonaceous structure. The solid oxidized with air at 200 ºC for 12 h and re-oxidized with HNO3 for 12 h showed the highest percentage of humic acids (85.3%).

En este estudio se determinaron las propiedades interfaciales en solución acuosa del surfactante del tipo PDMS-éster que contiene polidimetilsiloxano (PDMS), polietilenglicol (PEG), anhídrido maléico y ácido fumárico. Para el estudio de las propiedades interfaciales se emplearon las técnicas tensiometría y espectroscopia en la región del UV-VIS. En solución acuosa este surfactante mostró un comportamiento complejo, que es dependiente de la concentración. En este surfactante se observó un cambio brusco en la curva de tensión superficial en función de la concentración, produciendo una reducción de la tensión superficial del agua hasta 48,9 mN/m en la CMC. La concentración del surfactante en la CMC fue de 1032 mg/L. La eficiencia del surfactante PDMS-éster se calculó como pC20 y se determinó como la concentración del surfactante necesaria para conseguir una disminución de la tensión superficial de 20 mN/m. El valor de C20 obtenido fue 213 mg/L (1,554x10-5 mol/L) (pC20=4,81). Esta concentración sirve como un indicador de la eficiencia de la adsorción del surfactante, ya que la reducción de la tensión superficial de la solución por el surfactante depende de la substitución de moléculas en la interface solución/vapor.

In this work the interfacial properties in aqueous solution of surfactant of si-licon PDMS-ester type containing PEG, anhydride maleic and fumaric acid had been determined. In order to study the interfacial properties tensiometry and spectroscopy UV-VIS techniques were used. The surfactant in aqueous solution showed a complex behavior and this is dependent on the concentration. This surfactant was showed an abrupt change in surface tension curve as a function of concentration, leading to reduced sur-face tension of water to 48.9 mN/m in the CMC. The concentration of surfac-tant in the CMC was 1032 mg/L. The effciency of the PDMS-ester surfactant was calculated as pC20 and determined as the concentration of surfactant re-quired to achieve a decrease in surface tension up 20mN/m. The value of C20 obtained was 213 mg/L (1.554 x10-5 mol/L) (pC20 = 4.81). This concentra-tion serves as an indicator of the eff-ciency of adsorption of the surfactant, since the reduction of surface tension of the surfactant solution depends on the substitution of molecules at the interfa-ce solution / vapor.

Neste trabalho foi feita a determinação das propriedades interfaciais do surfactante de silicone tipo PDMS-éster, con-tendo PEG, anidrido maleico e ácido fumárico. Para o estudo das propriedades interfaciais foram utilizadas as técnicas tensiometria e espectroscopia na região UV-VIS. Em solucao aquosa, este surfactante mostra um comportamento complexo e é dependente da concentracao; além disso, mostra urna mudança brusca na curva de tensão superficial em função da concentracao, produzindo urna reducao da tensão superficial da água até 48,9 (mN/m) na CMC. A concentracao do surfactante na CMC foi de 1032 mg/L. A eficiência do surfactante PDMS-éster foi calculada como pC20 determinada como a concentracao do surfactante necessá-ria para conseguir urna diminuicao da tensão superficial de 20mN/m. O valor de C20 obtido foi 213 mg/L (1,554x10"5 mol/L) (pC20=4,81). Esta concentracao serve como um indicador da eficiência da adsorcao do surfactante, já que a redução da tensão superficial da solução pelo surfactante depende da substituicao de moléculas na interface solucao/vapor.

Activated carbons were prepared with sugar cane bagasse (BC) and corn cob (ZM) to adsorb aqueous cadmium and lead. BC and ZM were carbonized at 400°C for 1 hour, activated with phosphoric acid and modified with nitric acid or hydrogen peroxide and subsequent heating. Activation increased the surface area of carbons (5 m²/g to 778 m²/g for ZM and 3 m²/g to 369 m²/g for BC). Oxygenated groups were analyzed by IR-DRIFTS. The acidity of carbons was between 1.36 and 2.12 meq/g, pH between 2.9 and 6.5, and ion exchange capacities up to 0.070 meq/g (atomic absorption).

Activated carbons were prepared with sugar cane bagasse (BC) and corn cob (ZM) to adsorb aqueous cadmium and lead. BC and ZM were carbonized at 400°C for 1 hour, activated with phosphoric acid and modified with nitric acid or hydrogen peroxide and subsequent heating. Activation increased the surface area of carbons (5 m2/g to 778 m2/g for ZM and 3 m2/g to 369 m2/g for BC). Oxygenated groups were analyzed by IR-DRIFTS. The acidity of carbons was between 1.36 and 2.12 meq/g, pH between 2.9 and 6.5, and ion exchange capacities up to 0.070 meq/g (atomic absorption).

El uso del hidrógeno para la generación de energía ha renovado el interés por la reacción WGS. Los catalizadores usados para acelerar esta reacción requieren condiciones especiales de reducción, lo que dificulta su aplicación en celdas combustibles para la producción de energía. En este trabajo se sintetizaron catalizadores de níquel soportado en óxido de cinc o aluminio usando un diseño factorial 3² en el caso de los materiales con cinc. Los resultados obtenidos se emplearon en la síntesis de sólidos trimetálicos de níquel, cinc y aluminio en las condiciones más propicias para garantizar mejor actividad y selectividad. Los sólidos fueron caracterizados por EDX, DRX, TPR y evaluados en la reacción WGS a 260 °C. Se observó la incorporación de los cationes Zn²+ yAl³+ en la red del NiO, lo que disminuye su reducibilidad con hidrógeno. Los materiales que contenían cinc fueron 100% selectivos para la reacción WGS. En la evaluación de los catalizadores con níquel y aluminio hubo formación de metano; sin embargo, este compuesto no fue observado durante la evaluación catalítica de los sólidos trimetálicos. Los catalizadores más activos fueron aquellos calcinados en temperaturas más bajas y con las menores cantidades de cinc.

The use of hydrogen for power generation has again awaken the interest in the WGS reaction. The catalysts used to accelerate this reaction need special conditions of reduction. This limits their application in fuel cells for energy production. In this work, nickel catalysts-supported in zinc oxide or aluminum oxide were synthesized by using a 3² factorial design with materials containing zinc. The results were used for the synthesis of trimetallic solid containing nickel, zinc and aluminum, in the most favorable conditions to ensure high activity and selectivity. The solids were characterized by EDX, XRD, TPR and evaluated in the WGS reaction at 260 °C. The incorporation of Zn2+ and Al3+ cations was observed in the lattice of NiO. This phenomenon affects the reducibility of these materials with hydrogen. The materials containing zinc were of 100 per cent selectivity for the reaction under study. In the case of nickel and aluminum catalysts, methane formation was observed, but this species was not detected in the trimetallic catalysts. The catalytic activity of trimetallic materials is consistent with the trends in bimetallic nickel-zinc or nickel-aluminum materials. The most active catalysts were those calcined at the lowest temperatures with the smallest amounts of zinc.

O uso do hidrogênio para a geração de energia tem renovado o interesse pela reação WGS. Os catalisadores usados para acelerar esta reação requerem condições especiais de redução. Isso dificulta a sua aplicação em células combustíveis para a geração de energia. Neste trabalho se sintetizaram catalisadores baseados em níquel suportado em oxido de zinco ou alumínio, usando um desenho fatorial 3² no caso dos materiais contendo zinco. Os resultados obtidos foram usados para a síntese de sólidos tri-metálicos contendo níquel, zinco e alumínio nas condições ótimas para aumentar a atividade e seletividade dos materiais. Os sólidos foram caracterizados pelas técnicas EDX, DRX, TPR e avaliados na reação WGS a 260 °C. Observou-se a incorporação dos cátions Zn2+ eAl3+ na rede do NiO, o que diminui a redução dos sólidos com hidrogênio. Os sólidos contendo zinco foram 100% seletivos para a reação em estudo. Na avaliação dos catalisadores contendo níquel e alumínio ocorreu a formação de metano, no entanto esta espécie não foi observada na avaliação catalítica dos sólidos tri-metálicos. Os catalisadores mais ativos foram os calcinados nas temperaturas mais baixas e com menores quantidades de zinco.