Catalizadores bimetálicos de oro-paladio sobre óxidos mixtos de cerio-zirconio en sistemas de generación de energía con bajo impacto ambiental y reacciones de oxidación selectiva
- OLMOS CARREÑO, CAROL MARITZA
- Xiaowei Chen Director
- Ana Belén Hungría Hernández Co-director
Defence university: Universidad de Cádiz
Fecha de defensa: 16 June 2014
- Jose M. Gatica Chair
- María Olga Guerrero Pérez Secretary
- Richard T. Baker Committee member
Type: Thesis
Abstract
El trabajo se ha centrado en la síntesis de una serie de sistemas monometálicos y bimetálicos de nanopartículas compuestas por oro y paladio soportadas sobre un óxido mixto de cerio-zirconio. Cabe resaltar que hasta el momento no tenemos referencias sobre el estudio de catalizadores bimetálicos Au-Pd/Ce0.62Zr0.38O2. En lo referente a la síntesis de catalizadores bimetálicos, existen diferentes técnicas que se han desarrollado para su preparación. Sin embargo, no todas son efectivas para la preparación de los mismos, ya que pueden generar sistemas no homogéneos en el que se puede presentar la separación de las fases metálicas. Debido a la complejidad de preparación de los sistemas bimetálicos, como parte inicial del trabajo, se ha puesto en marcha tres metodologías de preparación: (1) Se preparó el sistema monometálico de oro, mediante deposición-precipitación usando Na2CO3 como agente precipitante. Este catalizador monometálico de oro fue usado como referencia y como matriz de preparación de una primera serie de catalizadores bimetálicos Au-Pd, (2) Haciendo uso de la rutina de síntesis de deposición-precipitación, se preparó otra serie de catalizadores bimetálicos, con la adición simultánea de los dos metales y (3) Una última serie de catalizadores monometálicos y bimetálicos Au-Pd se prepararon en la Universidad de Milán, siguiendo la metodología de deposición coloidal ya aplicada en catalizadores bimetálicos Au-Pd soportados sobre carbón [17]. Dentro de la metodología de preparación, se han estudiado algunos parámetros que afectan la actividad catalítica, estos son: el tratamiento de estabilización (atmósfera y temperatura) y la relación molar Au:Pd. Posterior a la preparación, los catalizadores fueron caracterizados fisicoquímicamente desde el punto de vista estructural, textural y composicional. Como parte de la caracterización, se realizaron estudios de microscopía electrónica de transmisión en combinación con la técnica analítica de espectroscopia de dispersión de rayos X (XEDS) que proporcionó datos de distribución de tamaño de partícula, dispersión metálica y composición de las partículas metálicas. Los sistemas fueron evaluados en las reacciones de oxidación de CO, reacción de desplazamiento de gas de agua denominada Water Gas Shift (WGS) por sus siglas en inglés y reacciones de oxidación selectiva de alcoholes en fase líquida. Para este último tipo de reacciones, se ha contado con la colaboración de los laboratorios de la Universidad de Oporto y la Universidad de Milán. La aplicación de los catalizadores en procesos de generación y purificación de H2 pone de manifiesto el interés de evaluar el comportamiento catalítico de los sistemas en las reacciones de oxidación de CO y WGS. Por otro lado, en la reacción de oxidación de alcoholes en fase líquida se han empleando tradicionalmente catalizadores homogeneos constituidos por metales como cromo, manganeso, entre otros. Este tipo de oxidantes a menudo son requeridos en cantidades estequiométricas y generan subproductos de reacción no deseados. Por lo tanto, para este proceso catalítico el empleo de catalizadores soportados frente a los métodos tradicionales presenta ventajas a nivel económico y ambiental, ya que no es necesario añadir aditivos y la generación de residuos es notablemente inferior dado que puede usarse oxígeno como agente oxidante (incluso a presión atmosférica) y agua como disolvente de la reacción. Adicionalmente el uso de catalizadores soportados ha suscitado interés a nivel industrial, ya que se pueden producir compuestos de alto valor añadido tales como algunos principios activos o intermediarios sintéticos de gran uso en las industrias farmacéuticas, de cosméticos, de aditivos alimentarios y perfumes. Finalmente, en el trabajo se ha correlacionado los resultados obtenidos de la caracterización físicoquímica y estructural con los resultados de la actividad catalítica.