Efecto de la modificación superficial de alúmina comercial como soporte en la actividad catalítica de catalizadores de Rutenio para la hidrogenación de 9-etilcarbazol como sistema LOHC.
| dc.contributor.advisor | Bustamante Betancur, Tatiana María | es |
| dc.contributor.author | Gutiérrez Opazo, Nicolás Alejandro | es |
| dc.date.accessioned | 2025-10-16T19:12:03Z | |
| dc.date.available | 2025-10-16T19:12:03Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Químico/a. | es |
| dc.description.abstract | Frente a la creciente demanda de vectores energéticos alineados con el desarrollo de energías limpias, el hidrógeno se posiciona como una alternativa prometedora destacando su alta densidad energética, abundancia y emisión cero de carbono al utilizarse. Sin embargo, su almacenamiento y transporte representan desafíos importantes. En este contexto, los líquidos orgánicos portadores de hidrógeno (LOHCs), como el 9-etilcarbazol, ofrecen una solución viable. Entre los catalizadores más eficaces para su hidrogenación, destacan aquellos que emplean rutenio soportado sobre Al2O3. Con el objetivo de mejorar la actividad catalítica en la hidrogenación del 9-etilcarbazol, esta investigación evalúa la modificación superficial de soportes con grupos funcionales (amina, tiol y ácido carboxílico), buscando favorecer la interacción metal-soporte y, con ello, potenciar la eficiencia del catalizador. Para lograrlo, se funcionalizaron los soportes, se sintetizaron los catalizadores con 1wt% de Ru y se redujeron para activar el metal. La caracterización se llevó a cabo mediante TGA, TPR-H2, FTIR, HRTEM, XRD y Adsorción de N2. La reacción de hidrogenación se realizó en un reactor batch a 130°C, 70 bar y 400 rpm durante 5 horas, evaluando conversión, selectividad y parámetros cinéticos como velocidad inicial, constante de velocidad y TOF. Los resultados obtenidos mediante análisis TGA y de Adsorción de N2 evidencian un anclaje efectivo de los grupos funcionales en la superficie del soporte de alúmina. Las imágenes HRTEM mostraron partículas de Ru de aproximadamente 5 nm, coherente con los difractogramas de XRD en los que no se detectaron señales correspondientes a fases cristalinas de rutenio, lo que sugiere una alta dispersión metálica. Por otra parte, el análisis por FT-IR permitió identificar claramente la presencia de los grupos funcionales amina y ácido carboxílico. Sin embargo, no se detectaron señales definidas correspondientes al grupo tiol, siendo posible una interacción entre el azufre con el soporte o el rutenio. Los ensayos de actividad catalítica demostraron que el catalizador funcionalizado con grupo ácido carboxílico mostró el mejor desempeño, tanto en términos de selectividad como de parámetros cinéticos, lo que sugiere una mayor disponibilidad de sitios activos en comparación con los demás materiales evaluados. En contraste, el catalizador funcionalizado con grupo tiol mostró una actividad considerablemente inferior, lo que indica que la presencia de azufre en la superficie del soporte no favorece, e incluso puede inhibir, la actividad catalítica del sistema. | es |
| dc.description.abstract | In response to the growing demand for energy carriers aligned with the development of clean energy sources, hydrogen has emerged as a promising alternative, highlighting its high gravimetric energy density, abundance, and zero carbon emissions when used. However, its storage and transport pose significant challenges. In this context, liquid organic hydrogen carriers (LOHCs), such as 9 ethylcarbazole, offer a viable solution. Among the most effective catalysts for its hydrogenation are those that use ruthenium supported on Al2O3. With the aim of improving catalytic activity in the hydrogenation of 9-ethylcarbazole, this research evaluates the surface modification of supports with functional groups (amine, thiol, and carboxylic acid), seeking to favor metal-support interaction and, thereby, enhance the efficiency of the catalyst. To achieve this, the supports were functionalized, catalysts were synthesized with 1 wt% Ru, and they were reduced to activate the metal. Characterization was carried out using TGA, H2-TPR, FTIR, HRTEM, XRD and N2 adsorption. The hydrogenation reaction was carried out in a batch reactor at 130°C, 70 bar, and 400 rpm for 5 hours, evaluating conversion, selectivity, and kinetic parameters such as initial velocity, rate constant, and TOF. The results obtained by TGA and N2 adsorption analyses show effective anchoring of the functional groups on the surface of the alumina support. HRTEM images showed Ru particles of approximately 5 nm, consistent with the XRD diffractograms in which no signals corresponding to ruthenium crystalline phases were detected, suggesting high metal dispersion. Furthermore, FTIR analysis clearly identified the presence of amine and carboxylic acid functional groups. However, no definite signals corresponding to the thiol group were detected, suggesting a possible interaction between sulfur and the support or ruthenium. Catalytic activity tests showed that the catalyst functionalized with a carboxylic acid group performed best in terms of both selectivity and kinetic parameters, suggesting a greater availability of active sites compared to the other materials evaluated. In contrast, the catalyst functionalized with a thiol group showed considerably lower activity, indicating that the presence of sulfur on the surface of the support does not favor, and may even inhibit, the catalytic activity of the system. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Química | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Proyecto FONDECYT N°11240126 | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13249 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Hidrogenación | es |
| dc.subject | Catálisis | es |
| dc.subject | Rutenio | es |
| dc.subject | Ingeniería química | es |
| dc.subject.ods | ENERGÍA asequible y sostenible | es |
| dc.title | Efecto de la modificación superficial de alúmina comercial como soporte en la actividad catalítica de catalizadores de Rutenio para la hidrogenación de 9-etilcarbazol como sistema LOHC. | es |
| dc.type | Thesis | en |