Structural changes of Cr-beidellite treated up to 1350 °C in oxygen or nitrogen atmospheres

Abstract

Beidellite clay mineral after intercalation of OH-Cr(III) species were thermally analyzed up to 1350 °C in oxygen and nitrogenatmospheres. OH-Cr-beidellite can be used as a pillared clay precursor for catalysis or as adsorbent applications. However, inthis paper beidellite enriched in chromium were analyzed at different thermal treatments up to high temperature for evaluatingstructural changes for possible future ceramic applications. The structural changes were followed by thermal analysis and X-raydiffraction. The thermal treatment of OH-Cr-beidellite in oxygen and nitrogen atmospheres developed different mineralogicalphases up to 1050 °C, but at higher temperatures, the same phases were developed in both atmosphere treatments. Eskolaitephase (Cr2O3) appeared in the sample after heating at 400 °C in oxygen atmosphere, whereas grimaldite (CrO-OH) in nitrogenatmosphere, maintaining the starting phases. At 1000 °C the raw clay minerals disappeared, as it is knew. At 1050 °C in nitrogenatmosphere, grimaldite was absent and eskolaite appeared. At 1350 °C in the samples calcined in both atmospheres, quartz,cristobalite and mullite as the main phases and in lower contents aluminum oxide and aluminum-chromium oxide [(Al,Cr)2O3]were present.O mineral de argila de beidelita após intercalação das espécies OH-Cr(III) foi termicamente analisado até 1350 °C em atmosferas de oxigénio e nitrogênio. A OH-Cr-beidelita pode ser utilizada como um precursor de argila pilarizada para catálise ou para aplicações adsorventes. No entanto, neste trabalho, a beidelita enriquecida em cromo foi analisada em diferentes tratamentos térmicos até alta temperatura para avaliação de mudanças estruturais para possíveis aplicações cerâmicas futuras. As alterações estruturais foram acompanhadas por análise térmica e difração de raios X. O tratamento térmico da OH-Cr-beidelita em atmosferas de oxigênio e nitrogênio desenvolveu diferentes fases mineralógicas até 1050 °C, mas em temperaturas mais altas, as mesmas fases foram desenvolvidas em ambas atmosferas. A fase eskolaita (Cr2 O3 ) apareceu na amostra após aquecimento a 400 °C em atmosfera de oxigênio, enquanto grimaldita (CrO-OH) em atmosfera de nitrogênio, mantendo as fases iniciais. Em 1000 °C, os minerais originais da argila desapareceram, como é conhecido. Em 1050 °C em atmosfera de nitrogênio, a grimaldita estava ausente e apareceu eskolaita. Em amostras calcinadas a 1350 °C em ambas as atmosferas, estavam presentes quartzo, cristobolita e mulita como fases principais e em menores teores óxido de alumínio e óxido de alumínio e cromo [(Al,Cr)2 O3 ].