Proyectos
Mejora en la técnica “Ammonia Temperature Programmed Desorption” para medir acidez en sólidos.
Resumen
Los catalizadores ácidos representan el área más grande y probablemente la más importante de la catálisis heterogénea ; son empleados en todos los sectores de la industria química, constituyen la base de las reacciones de transformación de hidrocarburos en la industria del petróleo y en otras industrias. En la ciencia de la catálisis, con frecuencia es necesario comprender el comportamiento de la acidez al modificar la estructura o composición del catalizador. Ajustar la acidez mediante procedimientos de síntesis adecuados o comprender su evolución tras la exposición a condiciones específicas puede ser crucial para diseñar nuevos catalizadores, mejorar los existentes y predecir su rendimiento en condiciones de reacción específicas [3]. La desorción programada por temperatura (TPD) de amoníaco es una de las herramientas más comunes para la caracterización de la acidez de sólidos [4]. En este método, el amoníaco, actuando como base, interactúa con los sitios ácidos del sólido. La fuerza de esta interacción es directamente proporcional a la energía necesaria para romper el enlace y a la mayor temperatura necesaria para liberar la molécula del sólido. El amoníaco tiene la ventaja de no descomponerse durante el análisis. Los experimentos de TPD de amoníaco están diseñados para medir el número de moléculas liberadas en función de la temperatura; permiten medir la acidez total del sólido o la población de sitios ácidos hasta cierta temperatura. Si bien la TPD de amoníaco es una herramienta potente, presenta limitaciones. Cabe destacar que no distingue entre diferentes tipos de sitios ácidos, ya que el amoniaco se adsorbe indiscriminadamente tanto en los sitios ácidos de Brønsted como en los de Lewis. La acidez Brønsted en sólidos se define como una propiedad relativa a la capacidad de ciertos sitios ácidos para transferir un protón a una molécula de base en una interacción ácido-base [2]. El análisis del amoníaco liberado en experimentos de TPD implica el uso de detectores diferenciales o integrales, cada uno de los cuales proporciona información específica sobre el proceso de desorción. Los detectores diferenciales miden la concentración de amoníaco en el gas efluente. Los espectrómetros de masas (MS), solos o en combinación con espectroscopia infrarroja (FTIR), sensores de espectroscopia de impedancia o detectores de cromatógrafos de gases como los detectores de conductividad térmica (TCD) y los detectores de ionización de llama (FID), son opciones populares para la detección diferencial [1][8][9] [10] [11]. Por otro lado, los detectores integrales detectan la cantidad acumulada de amoníaco recolectado a la salida del sistema. Este método implica monitorear la cantidad total de amoníaco desorbido durante todo el proceso de desorción. Los detectores integrales incluyen técnicas como la titulación, el análisis de electrodos selectivos de iones, el electrodo selectivo de iones [12], la termobalanza [13] y el detector de conductividad iónica [14]. Las señales se registran en función de la temperatura independientemente del tipo de detector. En el laboratorio de catálisis heterogénea se desarrolló la técnica TPD de amoniaco utilizando un sensor de conductividad iónica. La utilización de ese sensor se publicó en la revista Thermochimica Acta 689 (2020) 178651. Este proyecto se propone comparar los dos tipos de sensores más comunes para la técnica TPD de amoniaco que son el sensor de conductividad térmica de gases (TCD) y el espectrómetro de masas (MS) contra el sensor de conductividad iónica, que es la técnica desarrollada en el laboratorio de catálisis. Se espera mostrar que un sensor de US$500 es mejor que un sensor de US$10000 (el TCD) y que es eventualmente similar o mejor que un sensor de US$100000 (el MS). Los resultados se presentarán en por lo menos una publicación.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Registro único de proyectos
Modalidad:Registro único de proyectos
Responsable