Estudio de las propiedades ácidas e hidrofóbicas de catalizadores SBA-15-SO3H para la esterificación de ácido oleico

Abstract

In this work we studied the properties of acid mesoporous materials of the type of SBA-15-SO3H(X), where “X” is a molar ratio Si / S equal to 20, 10 and 5 respectively. The catalytic performance of each of the materials in the esterification of oleic acid with methanol was studied to produce methyl esters at low pressures and at low temperatures (1 atm, 60 °C). The performance of functionalized mesoporous materials demonstrated a strong dependence on the acid strength that the sulphonic group adheres to the structure of the SBA-15. The proposed catalysts are mesoporous acidic materials of type SBA-15-SO3H which were synthesized by the sol-gel method. These materials present important properties such as, large surface area, large pore size and in addition to presenting important acidic properties is a hydrophobic material with remarkable thermal and catalytic stability. These materials were characterized by low angle X-ray diffraction (SAXRD), nitrogen fisisortion (BET), scanning electron microscopy (SEM), analysis by FT-IR, acid capacity (H + charge) by ion exchange with NaCl, analysis of acidity by adsorption of pyridine, as well as discussing and relating the information on the degree of hydrophobicity obtained by analyzing the hydrophobic properties by adsorption of water. Based on the results obtained, it was observed that the addition of the propyl sulfonic acid group modifies the properties of SBA-15, since as the concentration of the -SO3H group increases, the acidity increases in the following order Si / S = 20 <Si / S = 10 < Si / S = 5.

En este trabajo se estudiaron las propiedades de materiales mesoporosos ácidos del tipo SBA-15-SO3H(X) donde “X” es una relación molar Si/S igual a 20, 10 y 5 respectivamente. Se estudió el rendimiento catalítico de cada uno de los materiales en la esterificación de ácido oleico con metanol para producir ésteres metílicos a bajas presiones y a bajas temperatura (1 atm, 60 °C). El rendimiento de los materiales mesoporosos funcionalizados demostró una fuerte dependencia de la fuerza ácida que el grupo sulfónico adhiere a la estructura de la SBA-15. Los catalizadores propuestos son materiales ácidos mesoporos del tipo SBA- 15-SO3H los cuales fueron sintetizados mediante el método sol-gel. Estos materiales presentan propiedades importantes como son, gran área superficial, tamaño de poro amplio y además de presentar propiedades ácidas importantes es un material hidrofóbico y con notable estabilidad térmica y catalítica. Dichos materiales fueron caracterizados por Difracción de Rayos X de ángulo bajo (SAXRD), fisisorción de Nitrógeno (BET), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), análisis por FT-IR, capacidad ácida (carga de H+) mediante intercambio iónico con NaCl, análisis de acidez por adsorción de piridina, así como también se discutió y se relacionó la información sobre el grado de hidrofobicidad obtenido mediante análisis de las propiedades hidrofóbicas por adsorción de agua. En base a los resultados obtenidos se observó que la adición del grupo ácido propil sulfónico modifica las propiedades de la SBA-15, ya que conforme aumenta la concentración del grupo -SO3H la acidez aumenta en el siguiente orden Si/S = 20 < Si/S = 10 < Si/S = 5.