Proyectos
Preparación de materiales basados en subunidades zeolíticas y su aplicación como catalizadores
Resumen
Las zeolitas son sólidos ácidos muy importantes como catalizadores en reacciones químicas. Son sólidos microporosos compuestos principalmente por átomos de silicio, aluminio y oxígeno. Gracias a su estructura y a la coordinación del aluminio, es posible que estos materiales actúen como sólidos ácidos. Las moléculas que entran en los microporos son sometidas a campos electrostáticos intensos y, en presencia de un grupo ácido, experimentan transformaciones como la ruptura de enlaces o la reorganización molecular que las vuelven más redondas. Estos materiales tienen aplicaciones como catalizadores en la industria de los hidrocarburos, facilitando la producción de combustibles para transporte terrestre y aéreo, mejorando el octanaje de la gasolina. Pero también encuentran aplicaciones en química fina, y son materiales indispensables en la transición energética hacia combustibles líquidos derivados de fuentes renovables como el aceite de palma entre otros. Una de las principales características de las zeolitas es su porosidad; poseen poros de tamaño nanométrico en los que las moléculas que ingresan ven polarizados sus enlaces por las cargas eléctricas de la zeolita. La polarización de los enlaces facilita su transformación en otras sustancias. El tamaño de los nanoporos limita el de las moléculas que pueden ingresar a la red cristalina de la zeolita. Una estrategia para superar esa limitación es crear mesoporos, poros de tamaños entre 2 y 50 nm, o macroporos que tienen tamaños superiores a los 50 nm. Las zeolitas que poseen mesoporos y microporos interconectados, pueden mejorar resolver el problema de accesibilidad a los sitios activos de moléculas voluminosas. Los microporos cumplirán con las funciones catalíticas, mientras que los mesoporos asegurarán el acceso de moléculas más grandes y, por consiguiente, un transporte de masa intracristalino mejorado [1,2]. La actividad catalítica de este tipo de materiales se determina por los sitios ácidos Brønsted (densidad, fortaleza y distribución) y por su accesibilidad y, en su caso, por la fase metálica activa, que puede inmovilizarse sobre zeolitas para desarrollar la catálisis [3-6]. Desarrollar materiales zeolíticos con ciertas características (estructurales, texturales, químicas), es decir, con propiedades específicas, es una opción interesante para procesos catalíticos particulares. Esto se puede hacer comprendiendo las diferentes formas o vías por las que tiene lugar la cristalización de estos materiales. Poder controlar estratégicamente los procesos de nucleación y crecimiento determinará propiedades fundamentales (tales como la accesibilidad y la acidez Brønsted) de los materiales zeolíticos y su aplicación [7]. Las zeolitas son estructuras complejas, por consiguiente, su síntesis también. En este trabajo se pretende investigar y analizar las propiedades catalíticas de diferentes materiales zeolíticos parcialmente cristalizados. El objetivo principal es comprender cómo afecta la cristalización parcial a las propiedades catalíticas (como la conversión, la selectividad, entre otras) y cómo se pueden aprovechar para mejorar la eficiencia de las reacciones que involucran moléculas voluminosas. El proyecto tiene como objetivo contribuir al desarrollo de nuevos materiales zeolíticos con aplicaciones en diversos campos industriales. En el desarrollo del presente trabajo se prepararán materiales zeolíticos basados en subunidades estructurales de zeolitas dentro de una matriz amorfa que se obtendrán mediante interrupción del proceso de síntesis de zeolitas, principalmente de las fases MFI, BEA y FAU. El objetivo es obtener un catalizador que posea unidades de construcción secundarias y compuestas de zeolita, dentro de una matriz amorfa con alta mesoporosidad y una estructura con un contenido medio de aluminio. Se tratará de maximizar el número de sitios ácidos Brønsted y la accesibilidad a dichos sitios y, por consiguiente, la actividad catalítica.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Registro único de proyectos
Modalidad:Registro único de proyectos
Responsable