Óxidos mixtos tipo hidrotalcita Zn-Al-La como catalizadores

Abstract

The Zn-Al mixed oxides have large industrial applications for various processes such as poliethoxilation, olefins isomerization, as components of trimetallic catalysts for methanol production, and in the increasing energy industries of hydrogen and biodiesel. The synthesis of biodiesel is catalyzed by this type of material due to its basic character. In addition, ZnO is a semiconductor capable of performing photocatalytic reactions. Both properties are of great interest in chemical engineering and will be explored at the present work. In this work, layered double hydroxides (LDH's) of Zn-Al-La were synthesized. It is well known that LDH's, or hydrotalcite type materials (HT) generate, by heat treatment, mixed oxides with great specific areas, high temperature stabilities and high interdispersion components, among other properties. The addition of lanthanum aimed to increase the basicity and the photocatalitic activity of the HT materials. The Zn-Al-La samples were prepared through the homogeneous precipitation method, using the urea thermodecomposition, resulting highly crystalline and well dispersed solids. Zn-Al-La hydrotalcites of different composition were synthesized from various lanthanum sources. The characterization of these materials was made by techniques such as atomic absorption, X-ray diffraction, nitrogen physisorption, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, temperature programmed desorption, infrared spectroscopy and diffuse reflectance tests. The catalytic evaluation of these materials was carried out in the transesterification of olive oil for the production of biodiesel and in the photocatalytic degradation of phenol, obtaining conversions of 95.5 and 97.2% respectively.

Los óxidos mixtos Zn-Al tienen grandes aplicaciones industriales para diversos procesos como polietoxilación, isomerización de olefinas, como componentes de catalizadores trimetálicos para la producción de metanol, y en la creciente industria energética del Hidrógeno y del biodiesel. La síntesis de biodiesel es catalizada por este tipo de materiales debido a su carácter básico, sin embargo el ZnO es un semiconductor capaz de realizar reacciones fotocatalíticas, ambas propiedades son de gran interés en el área de la ingeniería química. En el presente trabajo se han sintetizado hidróxidos dobles laminares (LDH’s) Zn-Al-La. Los LDH’s o materiales tipo hidrotalcita (HT) generan mediante tratamientos térmicos óxidos mixtos con alta área específica, estabilidad a altas temperaturas, interdispersión elevada de los componentes, entre otras propiedades. La incorporación de lantano se hace con el fin de incrementar la basicidad y la fotoactividad del material HT. Los materiales Zn-Al-La se prepararon a través del método de precipitación homogénea, a partir de la termodescomposición de la urea, lo que permite obtener sólidos de alta cristalinidad con una alta dispersión de los elementos en el arreglo tipo hidrotalcita. Partiendo de diferentes sales de lantano y con diversos contenidos de este, se prepararon hidrotalcitas Zn-Al-La. Los sólidos obtenidos fueron caracterizados mediante las técnicas de absorción atómica, difracción de rayos X, fisisorción de Nitrógeno, microscopia electrónica de barrido, análisis termogravimétrico, desorción de CO2 a temperatura programada, espectroscopia de infrarrojo y pruebas de reflectancia difusa. La evaluación catalítica se llevó a cabo en la reacción de transesterificación del aceite de oliva para la producción de biodiesel y en la reacción de degradación fotocatalítica de fenol, obteniéndose conversiones hasta del 95.5 y 97.2 % respectivamente.