Síntesis y modificación de materiales con actividad fotocatalítica para la oxofuncionalización selectiva de hidrocarburos.

Abstract

Este trabajo se enfoca en un estudio sistemático de reactividad de hidrocarburos que presentan enlaces C-H con distinta hibridación en reacciones de oxofuncionalización fotocatalítica bajo irradiación de luz visible y condiciones de presión y temperatura ambientales. Para este propósito, se sintetizaron y caracterizaron cinco fotocatalizadores basados en dióxido de titanio y tres fotocatalizadores basados en oxihaluros de bismuto. En la oxofuncionalización selectiva de ciclohexano los fotocatalizadores basados en dióxido de titanio presentaron una mayor selectividad para ciclohexanona que los basados en oxihaluros de bismuto. En todos los sistemas estudiados se identificó al radical ciclohexiloxilo como intermediario en las etapas tempranas de la oxofuncionalización de ciclohexano. Sin embargo, sólo se obtuvo evidencia de generación de radicales hidroxilo cuando se empleó BiOI como fotocatalizador. La capacidad de este material de generar radicales hidroxilo fue asociada a su mayor selectividad para la producción de ciclohexanol. Por otra parte, existen reportes que sugieren que la selectividad de los procesos fotocatalíticos puede ser modulada a través de la modificación de parámetros estructurales de los fotocatalizadores semiconductores como la exposición preferencial de determinados planos cristalinos. En el presente trabajo, se estableció una dependencia lineal de la razón ciclohexanol/ciclohexanona obtenida en la oxofuncionalización fotocatalítica de ciclohexano bajo irradiación de luz visible con respecto a la razón de intensidades de planos cristalinos (1 1 0)/(0 0 1). Finalmente, los rendimientos de ciclohexanol y ciclohexanona, de la reacción de oxofuncionalización fotocatalítica de ciclohexano catalizada por el fotocatalizador comercial Degussa P25, fueron optimizados mediante un modelo de superficie de respuesta cuando la reacción fue llevada a cabo en acetonitrilo. Además, se estudió el efecto de la fuente de irradiación en la conversión fotocatalítica de ciclohexano mediante comparación de los rendimientos obtenidos en estas reacciones cuando fueron llevadas a cabo bajo irradiación de una lámpara de haluros metálicos y luz solar directa.