Catalizadores nanoestructurados con aplicaciones medioambientales. Hidrodesoxigenación de biocombustibles y purificación de hidrógeno
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Rodríguez-Aguado, Elena
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La presente tesis plantea el desarrollo de sistemas catalíticos para el estudio de reacciones de interés energético y medioambiental. La primera parte se centra en la síntesis de catalizadores activos en reacciones de hidrodesoxigenación (HDO) de moléculas modelo presentes en el bio-oil derivado de la pirólisis de biomasa lignocelulósica para la mejora de biocombustibles. La segunda incluye el desarrollo de fotocatalizadores activos en la reacción de oxidación preferencial de CO en exceso de hidrógeno bajo irradiación solar simulada para la purificación de hidrógeno generado a bordo en dispositivos móviles, el cual se usa como alimento de celdas de combustible de membrana polimérica.
Se han sintetizado una serie de fosfuros de metales de transición soportados sobre sílice comercial y pertenecientes a la triada del hierro (Fe, Co y Ni) que han resultado muy activos en la reacción de hidrodesoxigenación de fenol y dibenzofurano. Los resultados de caracterización revelaron que la relación molar inicial fósforo/metal es determinante en la estequiometría de la fase fosfuro formada, la acidez, el tamaño de partícula, el grado de exposición metálica en superficie y consecuentemente, en la actividad catalítica. Los resultados catalíticos reflejaron que los fosfuros ricos en metal, Ni2P y Fe2P, condujeron a los mejores resultados para los catalizadores de hierro y níquel, mientras que para la serie de fosfuros de cobalto el monofosfuro, CoP, condujo a las mayores actividades. Por otro lado, los resultados de selectividad revelaron que todos los fosfuros reaccionan vía hidrogenación/deshidratación, obteniéndose ciclohexano y biciclohexano tras HDO de fenol y dibenzofurano, respectivamente.
Para la reacción de oxidación preferencial de CO en exceso de hidrógeno bajo irradiación solar iluminada a temperatura ambiente y presión atmosférica se han sintetizado fotocatalizadores basados en nanopartículas de oro depositadas sobre TiO2.
Description
Los soportes de titania se sintetizaron mediante un método sol-gel y mediante dos métodos hidrotermales marcadamente ácido y básico. El primer método condujo a la formación de un soporte mesoporoso que a su vez se calcinó a distintas temperaturas. El catalizador con una mezcla idónea de fases anatasa/rutilo (soporte calcinado a 600ºC), una alta dispersión de nanopartículas de oro y un tamaño de partícula idóneo condujo a los mejores resultados de conversión de CO al proporcionar mayor densidad de sitios activos. El segundo método condujo a la formación de nanovarillas de titania que permitieron una alta dispersión de las nanopartículas de oro. Los ensayos catalíticos demostraron que todos los catalizadores presentan una alta conversión de CO. Sin embargo, la alta fotoactividad condujo a una disminución de la selectividad hacia CO2 como resultado de la reacción competitiva de oxidación de H2 a H2O. Fecha de lectura de Tesis Doctoral: 13 diciembre 2018.