ensayos

Irlt'uligflció,.

Revista Mexicana de Física 37 No. 3 (1991) ,67-,76

Caracterización de la morfología y estructura
del sulfuro de níquel
A. Vázquez, S. Fuentes y F. Pedraza
Instituto

de Fisica, UniL'ersidad Sacional A utónoma de México
Apartado postal 20-364, 01000 México, D.F.

(Recibido el 14 de julio de 1989; aceptado el 14 de febrero de 1991)
Resumen.
Se sintetizaron cristalesde sulfuro de níquel a partir del
método de precipitación homogénea del sulfuro (HSP ::; Homogeneous
Sulfide Precipitation) [1]. Las muestras fueron estudiadas por difracción
de rayos X y se detectaron varias fases de sulfuro de níquel. Después de
un tratamiento de sulfhidración a 673 K en un flujo de H2/H2S (20%) se
observó por medio de difracción d~ rayos X una única fase que correspondióa NiSI.03. Adicionalmente se utilizaron diversas técnicas para
la caracterización
tales como: microscopía electrónica de transmisión,
microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, energía dispersada de rayos X y adsorción de gases. Estos estudios se hicieron antes
y después del tratamiento térmico de sulfilidración.
PACS: 6l.IO.-i; 61.14.-xj 6l.16.Di
1. Introducción

Lapreparación de catalizadores fue manejada durante cierto tiempo a nivel de arte,
ya que la reproducibilidad de las propiedades catalíticas de un sólido dependen
de un gran nlllnero de factores como concentración, temperatura y tratamientos
en diferentes atmósferas, entre otros. Un mejor dominio de los cataiizadores ha
surgido en los últimos tiempos del estudio sistemático de los factores queinfluyen
en la preparación. Una gran parte de ese conocimiento es consecuencia del estudio
cuidadoso del sólido.
Los sulfuros de algunos metales de transición (Ni, Co, Mo, \V) son utilizados ampliamente como catalizadores en procesos de hidrotratamiento de los combustibles
y fracciones pesadas del petróleo.
El término hidrotratamiento incluye una variedad de procesos de hidrogcnación
catalíticausados en el rcfinado de combustibles o para la purificación de productos
tales como solventes industriales. El sulfuro de níquel es uno de los principales
componcntes de estos catalizadores, el cual funciona como "promotor" de la fase
activa de los sulfuros de molibdeno y tungsteno. Existen varias formas de preparación del sulfuro de níquel {2Jlas cuales conllevan a obtener sólidos con diferenteestcquiomctría.

468

A. l'á=quez el al.

Entre los diferentes compuestos reportados en la bibliografía que forman los sulfuros de níquel, el NiS y el Ni3S2 son los más importantes en términos de preparación
de catalizadores [2-10). El NiS existe en tres modificaciones:
o-NiS, que es una fase amorfaj
,B-NiS (millerita), con estructura
I'-NiS, con estructura

trigonal;

hexagonal.La fase hexagonal es estable a temperaturas superiores a 396°C en tanto que la
forma trigonal es estable abajo de esta temperatura. A temperaturas intermedias se
establece un equilibrio entre ambas fases (/3 y 1'). Cuando se utilizan temperaturas
c1e\'adas e hidrógeno en el tratamiento del NiS, éste se convierte en el subsulfuro
Ni3S2 {ll]. Esta fase es rombohédrica, muy cercana a laestructura cúbica ( a =
4.04 A, o = 90.3°). El Ni3S2 puede existir en dos formas, la /3/ que es la fase de
baja temperatura (hasta 553'C), y la rase f3 estable en el intervalo 620-8l8'C.
En condiciones de reacción catalítica, por ejemplo 350° C en una mezcla de
hidrógeno y ácido sulfuídrico se tiene que 50 ppm de I12S son suficientes para evitar
la reducción al metal de acuerdo a la siguientereacción:
2\1,

+ N¡'S, ;=: 21/,S + 3Ni

en tanto que valores mucho mayores se requieren para estabilizar NiS
1/,

+ 3NiS ;=: ll,S + Ni3S,.

De acuerdo con los diagramas de reducción, la fase más estable es el NiJS2 (7J.
La velocidad de reducción del NiS al subsulfuro es grande a temperaturas arriba de
300' C.
En estudios recientes [13] con catalizadores de níquel se encontró que existe...