Síntesis de catalizadores de cobre en óxidos mixtos de Ti-Si y su aplicación en la reacción de oxidación selectiva del glicerol hacia productos de valor agregado

Abstract

In the present work, catalysts based on mixed oxides of Ti-Si doped with copper were synthesized, whose intention was to fragment the glycerol molecule through the reaction of selective oxidation by photocatalysis and determine how the concentration of copper influences the obtaining. of reaction products such as: glyceraldehyde and formaldehyde. The materials were synthesized using the EISA method, keeping 14% by weight of Ti in the mixed oxide, adding copper at different concentrations by weight of 0, 5, 10, 15 and 20% during the process. The sol obtained was deposited in 2.5 ml fractions in plastic containers and dried at temperature to form the materials that were called monoliths, which were subsequently thermally treated at 500 °C for 4 hours and characterized by TGA-DSC, BET Method. XRD and monitoring of the glycerol oxidation reaction was performed by HPLC. The TGA results showed a weight loss close to 38% for the material without copper, close to 750 °C, this can be attributed to volatile compounds that were still trapped within the structure. In solids at different concentrations of copper, the weight loss is between 32 and 35% at 750 °C, losing its highest proportion near 250 °C. The materials showed a pore diameter of 1.42 nm, obtaining surface areas in a range from 457 to 380 m2/g for the copper catalysts. While the products obtained from the reaction identified by HPLC were formic acid, glyceraldehyde and formaldehyde, obtaining a greater amount of the latter, observing that the catalysts with 15% and 20% by weight of copper were the ones that showed the highest photoactivity catalytic for copper catalysts.

En el presente trabajo se sintetizaron catalizadores basados en óxidos mixtos de Ti-Si dopados con Cobre, cuya intención fue fragmentar la molécula del glicerol a través de la reacción de oxidación selectiva por fotocatálisis y determinar cómo influye la concentración de cobre en los catalizadores en la obtención de los productos de reacción como: gliceraldehído y formaldehído. Los materiales fueron sintetizados mediante el método EISA conservando el 14 % en peso de Ti en el óxido mixto, adicionando durante el proceso cobre a diferentes concentraciones en peso (0, 5, 10, 15 y 20%). El sol obtenido fue depositado en fracciones de 2.5 ml en recipientes de plástico y secados a temperatura para formar los materiales que se llamaron monolitos que posteriormente, fueron tratados térmicamente a 500 °C durante 4 horas y caracterizados por TGA-DSC, Método BET, DRX y el seguimiento a la reacción de oxidación del glicerol se realizó por UV-Vis y HPLC. Los resultados de TGA mostraron una pérdida de peso cercano al 38 % para el material sin cobre, cercano a los 750 °C, esto puede atribuirse a compuestos volátiles que aún estaban atrapados dentro de la estructura. En los sólidos a diferentes concentraciones de cobre la pérdida de peso se encuentra entre 32 y 35 % a 750 °C, perdiendo su mayor proporción cerca de los 250 °C. Los materiales mostraron diámetro de poro de 1.42 nm, obteniendo áreas superficiales en un intervalo de 457 a 380 m2/g para los catalizadores de cobre. Mientras que los productos obtenidos de reacción identificados por HPLC fueron el ácido fórmico, gliceraldehído y el formaldehído, obteniendo mayor cantidad de este último, observando que los catalizadores con el 15% y el 20% en peso de cobre fueron los que mostraron mayor actividad foto-catalítica para los catalizadores de cobre