Nanomaterials in Catalysis: Study of Model Reactions.

by Chimentao, Ricardo José

Resumen En este trabajo se han sintetizado y estudiado diferentes catalizadores a base de nanopartículas metálicas con diferentes tamaños y morfologías. Se han estudiado tanto sistemas monometálicos como bimetálicos con componentes de diferentes miscibilidad (por ejemplo sistemas Au-Cu y Au-Ag de total miscibilidad, así como Ir-Au de prácticamente total inmiscibilidad) con la finalidad de estudiar el cambio que producen tanto en el tamaño como en la morfología de las nanopartículas obtenidas. Los nanomateriales obtenidos han sido estudiados mediante el empleo de diferentes técnicas de caracterización como pueden ser, fisisorción, quimisorción microscopia electrónica (SEM-TEM), difracción de rayos X (XRD), reducción a temperatura programada (TPR), espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis), espectroscopia fotoelectrónica (XPS), etc., así como mediante diferentes ensayos catalíticos modelo con la finalidad de correlacionar las propiedades físico-químicas de dichos materiales con los métodos de síntesis de éstos. Se ha hecho especial énfasis en el estudio de las diferentes especies de oxígeno que presentan estos nanomateriales en superficie, así como su correlación con la actividad catalítica que presentan en diferentes reacciones de oxidación selectiva de olefinas. Por otra parte, la modificación de las propiedades ácido-base de dichos materiales y su carácter redox cuando se adiciona metales alcalinos del tipo sodio y cesio, también ha sido exhaustivamente estudiado. La formación de sistemas bimetálicos y su homogeneidad, así como el efecto de dispersión y el cambio en sus propiedades físico-químicas que hace un metal sobre el otro, ha sido también objeto de estudio en este trabajo. Este hecho se ha puesto en evidencia en el estudio de reacciones de hidrogenolisis del metilciclopentano que permite una buena comprensión de la actividad catalítica, así como de la dependencia de la estructura en la actividad catalítica previamente ya descrita por Boudart. La interacción entre las especies metálicas cataliticamente activas y los soportes empleados también pueden ejercer una notable influencia en la estructura y tamaño de la especie activa, y por consiguiente en el comportamiento catalítico. En este contexto, se han estudiado la interacción de óxido de vanadio en diferentes soportes como TiO2 y MCM-4, para comprender el comportamiento catalítico del V2O5 en otra reacción test como es la de oxidación selectiva del etanol. Finalmente, el papel del los diferentes sitios básicos de materiales tipo hidrotalcita, el estudio de la exfoliación de dichos materiales y el cambio en sus propiedades básicas después de diferentes protocolos de rehidratación han sido estudiados en otra reacción test como es la reacción de epoxidación del estireno en fase liquida.