Nanoesferas porosas de SiO2 dopadas con Zr y su uso en procesos catalíticos one-pot para la obtención de productos de alto valor añadido desde furfural

Abstract

En el presente trabajo, se ha estudiado la modificación de nanoesferas porosas de SiO2 con diferente proporción de Zr para obtener catalizadores con relaciones molares Si/Zr entre 2.5 y 30. Estos materiales se han caracterizado mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión, microscopía electrónica de barrido, adsorción-desorción de N2 a -196 ºC, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y desorción termoprogramada de piridina y 2-6-dimetilpiridina. La caracterización de estos catalizadores revela que la incorporación de una alta proporción de Zr favorece la formación de sitios ácidos de Lewis, implicados en los procesos de hidrogenación por transferencia catalítica, mientras que la baja acidez de Brönsted promueve la reacción de deshidratación, de tal manera que es posible obtener una amplia gama de productos a partir del FUR mediante reacciones consecutivas, como el alcohol furfurílico (FOL), isopropil furfuril éter (IpFE), levulinato de isopropilo (IpL) y γ-valerolactona (GVL) en un rango de temperatura de 110-170 ºC, después de 1-6 h de reacción. Los ensayos catalíticos muestran que el aumento de la acidez mejora la conversión del FUR, obteniéndose tanto isopropil furfuril éter como levulinato de isopropilo en mayor proporción, a la menor temperatura de reacción (110ºC). Sin embargo, se obtiene un mayor rendimiento de FOL y GVL cuando la temperatura es de 170ºC. Cabe destacar que la proporción de productos no detectados aumenta cuando disminuye la relación molar Si/Zr en los catalizadores y se aumenta la temperatura, debido a la polimerización del propio FUR y FOL en presencia de sitios ácidos.