Estudio del Catalizador Bimetálico Cu-Pt/SiO2 para la Producción Selectiva de Hidrógeno a Partir de Ácido Fórmico.
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Date
2022
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción.
Abstract
La producción selectiva de hidrógeno a partir de ácido fórmico (AF) se ha estudiado
tradicionalmente sobre catalizadores de metales nobles, que son altamente activos para la
deshidrogenación de AF. Sin embargo, cálculos DFT han indicado que materiales más
económicos como el Cu3Pt pueden ser igual de activos y selectivos para esta reacción, pero
esto no se ha demostrado de manera experimental. En la presente investigación se aborda
esta laguna de conocimiento, estudiando catalizadores bimetálicos de Cu-Pt, sintetizados en
condiciones que propician la formación de las fases CuPt y Cu3Pt, además de los
catalizadores monometálicos Cu y Pt. Como soporte de los catalizadores, se utilizó sílice
pura y sílice funcionalizada con grupos amino que favoreció la formación de partículas
bimetálicas altamente dispersas. Si bien no se comprobó la formación de fases intermetálicas,
si se demostró la formación de clusters bimetálicos mediante técnicas de XPS (espectroscopia
de rayos X), TPR (reducción térmica programada), XRD (difracción de rayos X) y FTIR de
adsorción de CO. Se realizaron ensayos de descomposición de AF en fase gaseosa, en un
reactor de lecho fijo de acero inoxidable, a 70 – 170ºC y presión parcial de 1.8 kPa de AF.
La actividad de los platinos monometálicos resultaron ser mucho mayores que para los
bimetálicos, siendo a su vez los catalizadores Cu3Pt menos activos que los CuPt, al igual que
los soportados en sílice pura en comparación a los sobre sílice modifica. Ambos catalizadores
bimetálicos mostraron una importante antisinergia en la actividad para la descomposición de
ácido fórmico, que parece estar determinada por un efecto inhibitorio del cobre sobre los
sitios de Pt y la ausencia de sitios intermetálicos altamente activos para la reacción, la falta
de estos podría ser una de las razones de las importantes diferencias con los resultados DFT.
Sin embargo, las suposiciones y aproximaciones de los resultados teóricos también pueden
ser las causas de las discrepancias obtenidas experimentalmente .Por otro lado, se trabajó en
la síntesis por microemulsión de nanopartículas de Cu-Pt, Pt y Cu encapsuladas en esferas de
SiO2, para un mayor control de su dispersión y estabilidad en condiciones de reacción. Sin
embargo, sólo fue posible formar estas estructuras tipo core-shell para el Cu monometálico,
y no para las fases bimetálicas. Los resultados de este trabajo aportan conocimiento de base
experimental para el desarrollo de procesos de descomposición de AF sobre clusters
bimetálicos, inspirando futuros avances en el uso del ácido fórmico como líquido orgánico
portador de hidrógeno.
Description
Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Química.
Keywords
Ácido Fórmico, Cinética Química, Catalizadores de Cobre, Polimerización