La paligorskita de Pontezuela como nanoreactor para obtener materiales carbonáceos tipo grafeno/arcilla

Abstract

Se estudian la composición, estructura, morfología, propiedades térmicas y texturales de la fracción arcillosa (< 2 μm) del yacimiento cubano de Pontezuela, Provincia de Camagüey, con el fin de evaluar su empleo como nanoreactor para la obtención de nano-materiales carbonáceos semiconductores de tipo grafeno/arcilla. La muestra tal y como se obtuvo del yacimiento fue triturada y purificada mediante beneficio, separando la fracción arcillosa < 2 μm. La composición química de esta fracción expresada en forma de óxidos (SiO2 52,66 %; MgO 12,75 %; Al2O3 11,82 %, Fe2O3 7,09 %; K2O 0,8 %; Na2O 0,27 %, CaO 0,19 %, con una pérdida por ignición de 14,41 %) revela que la misma se corresponde con el de una mezcla de aluminio-magnesio silicatos hidratados de naturaleza arcillosa, donde la paligorskita ortorrómbica constituye la fase fundamental, acompañada de montmorillonita, clinocloro y cuarzo, identificadas todas como fases minoritarias por la técnica instrumental de difracción de rayos X. Los resultados indican que esta fase arcillosa (< 2 μm) presenta una morfología nanofibrosa y área superficial BET de 156 m2/g. El área superficial BET se incrementa a 267 m2/g por desarrollo de la mesoporosidad cuando la fase arcillosa es tratada a 300 oC, lo cual es propicio para la síntesis de materiales carbonáceos nanométricos semiconductores tipo grafeno/arcilla. Una prueba preliminar demostró que la fase arcillosa de Pontezuela adsorbe abundantes polisacáridos (40 %) cuando es previamente activada a 300 oC. La cantidad y la calidad de los sitios de adsorción formados con la activación térmica explican que el compósito grafeno/arcilla preparado en estas condiciones tiene la más alta conductividad electrónica (16 S/cm) reportada hasta ahora para este tipo de material.