Propiedades ácido-base SrTiO3 y su efecto sobre la adsorción de dioles de derivados de la biomasa.
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Date
2022
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción.
Abstract
El objetivo de este trabajo de tesis fue estudiar mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT), y en un modelo clusterizado, la influencia de las terminaciones superficiales SrO y TiO2 de la perovskita SrTiO3, en la adsorción de los dioles derivados de la biomasa etilenglicol, propilenglicol y 2,3-butanodiol. Los complejos adsorbidos en cada superficie, y sus respectivas energías de adsorción, fueron obtenidos mediante la optimización del mínimo global de cada diol sobre un cluster de SrTiO3, usando el software gaussian16. Para complementar la discusión de los resultados teóricos, una perovskita comercial fue sometida a un flujo de 5%O2/He a 550°C para enriquecer la superficie con la terminación SrO. Por otro lado, la perovskita comercial fue también tratada con una solución acuosa de 0.2 M HNO3 a temperatura ambiente, con el fin de enriquecer la superficie con la terminación TiO2. La perovskita comercial y pretratadas fueron
caracterizadas por las técnicas, DRX, isotermas de adsorción de N2 a 77 K, FTIR, TPR, DTP O2, DTP-CO2, DTP-NH3, XPS. Los resultados teóricos mostraron que el modo de adsorción para los dioles sobre la terminación SrO, contempla una interacción por enlace de hidrogeno entre un grupo hidroxilo y un oxígeno superficial asociado a una interacción del tipo ácido-base
de Brønsted (⁓1,22 Å), además de una interacción oxigeno-metal entre el grupo hidroxilo y estroncios superficiales, asociados a una interacción del tipo ácido base Lewis (⁓2,85 Å). Por el contrario, sobre la terminación TiO2 solamente se observó interacciones del tipo ácido base de Lewis entre los oxígenos de los grupos hidroxilos de los dioles y titanios superficiales (⁓2,10
Å). Esta diferencia en los modos de adsorción se debe a las diferencias de acidez y basicidad que presentaron estas dos terminaciones, diferencias que están respaldadas por los resultados experimentales que mostraron una correlación entre la relación superficial Sr/Ti y su carácter acido y base; a mayor Sr/Ti aumenta la basicidad del material y disminuye su acidez, indicando que la terminación SrO posee una mayor carácter básico que la terminación TiO2.
Description
Proyecto de Investigación presentado a la Facultad de Ciencias Químicas de la
Universidad de Concepción para optar al Grado Académico de Magister en Ciencias Química.
Keywords
teoría del funcional de la densidad, modelo clusterizado, perovskita SrTiO3