Diseño, síntesis y aplicación de catalizadores a base de polioxometalatos soportados en sistemas oxídicos de tipo natural y sintético

Abstract

El trabajo aborda el estudio de sistemas oxídicos con potencialidad catalítica comprendiendo etapas de síntesis inorgánica, de caracterización fisicoquímica y de aplicación de los materiales obtenidos, siendo tanto de origen sintético como especies naturales modificadas, que signifiquen un aporte al conocimiento en el campo de procesos catalíticos que involucren reacciones de interés petroquímico y de bajo impacto ambiental. En primer lugar (Capítulo 1, 1er y 2da parte) se procedió a la descripción del estado de arte respecto a sistemas oxídicos condensados (iso y heteropolioxo aniones y cationes), su comportamiento estructural; los procesos de combinación que facilitan la generación de fases de mayor complejidad, sus propiedades específicas y las posibilidades de aplicación de dichas sustancias en diferentes áreas de la catálisis. Asimismo se hace referencia al empleo de sistemas condensados naturales y modificados químicamente, como posibles vehículos de especies activas que conduzcan a nuevos materiales de interés en la catálisis. En el Capítulo 2 se hace mención a las técnicas de síntesis y caracterización fisicoquímica empleadas para el estudio de las especies obtenidas como precursores catalíticos, así como los catalizadores propiamente dichos. En este sentido se ha profundizado el estudio de diferentes fases tipo Anderson de fórmula general: [XMo<SUB>6</SUB>O<SUB>24</SUB>H<SUB>6</SUB>]<SUP>n-</SUP> con X = Co, Rh, Al, Te, y su interacción con soportes como alúmina. De la misma manera se presentan también los resultados de la combinación de estos heteropolianiones con el isopolicatión Al<SUB>13</SUB> puro y sustituido con un metal activo (iso y heteropolianiones). Por otro lado, se analiza la interacción de iso y heteropolianiones en matrices de aluminosilicatos naturales funcionalizados por diferentes métodos. En la misma sección experimental, se detallan los tests catalíticos utilizados considerando las propiedades de los materiales obtenidos. En los Capítulos 3, 4 y 5, se presentan en forma detallada los resultados caracterización de todos los materiales en estudio mediante la aplicación de diversas técnicas de análisis: difracción por Rayos X (XRD); espectroscópicas como vibracionales, de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FT-IR) y Microanálisis Raman; Reflectancia Difusa por UV-visible (DRS); de Resonancia Magnética Nuclear (<SUP>27</SUP>Al y <SUP>31</SUP>P-NMR); la estabilidad térmica en diferentes atmósferas (TG-DTA, TPR); morfológica por Microscopía de Barrido SEM-EDS y textural por el método BET, así como el análisis químico por diferentes técnicas como Absorción Atómica (AAS) y Plasma Inductivamente Acoplado (ICP.AES) para elementos mayoritarios y traza. La tercera parte del trabajo (Capítulos 6, 7 y 8) comprende la evaluación catalítica de los materiales obtenidos en algunos procesos como: Hidrotratamiento de cortes livianos del petróleo (como hidrodesulfurización de tiofeno e hidrogenación de ciclohexeno); reacciones “limpias” de oxidación selectiva de difenilsulfuro a difenilsulfóxido/sulfona y de oxi-desulfurización de dibenzotiofeno. En el capítulo de conclusiones se destacan los principales resultados, correlacionando las propiedades observadas para cada uno de los sistemas, con la performance catalítica. En particular el estudio de las propiedades moleculares ha contribuido a la optimización de aspectos relacionados a la síntesis y uso de materiales, que determinan la eficiencia de los mismos atendiendo a la presencia de la especie activa, su localización en una matriz inerte, así como las interacciones posibles, factores de importancia en otros potenciales sistemas con los que puedan relacionarse estructuralmente.