Preparación de catalizadores de Fe, Ni y Co soportados sobre sílice mesoporosa SBA-15 y SBA-16 para la síntesis de nanoestructuras de carbono

Abstract

Chemical Vapor Deposition is one of the most controllable and efficient method for the synthesis of carbon nanotubes, compared with the arc discharge and laser ablation methods. In this method, the basic prerequisites for the formation of carbon nanostructures are an active catalyst, a source of carbon and adequate energy. According to this, the search of new catalytic materials is very important in this particular field of science. Ordered SBA-15 and SBA-16 mesoporous silicas have been used as catalyst supports due to its morphology and other specific properties. Mesoporous SBA-15 has a hexagonal array of tubular channels and mesoporous SBA-16 has a cubic array of pores. Both materials have pore diameters between 5 to 30 nm, high surface area (600-1000 m2/g), thicker pore walls than other similar materials like MCM-41 and HMS and therefore more thermal stability. These structural and textural properties have allowed mesoporous SBA-15 and SBA-16 to be used as support in a wide variety of active catalysts for many chemical reactions. The main purpose of this project is to prepare Fe, Co and Ni supported catalysts (using mesoporous SBA-15 and SBA-16 as support for the catalysts) and to study its application as substrate precursors for the synthesis of carbon nanostructures.

De la variedad de métodos de síntesis de nanotubos de carbono, el método de CVD (Depositación Química de Vapor) ha demostrado ser más controlable y eficiente que los métodos de descarga de arco o evaporación laser, para la producción de nanoestructuras de carbono. El método se realiza generalmente en presencia de metales de transición los cuales realizan la función de catalizadores. A este respecto la búsqueda de nuevos materiales catalíticos para ser utilizados como sustratos para la síntesis de nanoestructuras de carbono es de gran importancia en este campo de la ciencia. Se ha demostrado previamente que la morfología de las sílices mesoporosas SBA-15 y SBA-16 les confiere propiedades específicas favorables para ser utilizadas como soportes en la preparación de catalizadores. La SBA-15 posee un arreglo hexagonal de canales tubulares uniformes y la SBA-16 posee un arreglo cúbico de poros. Ambas sílices mesoporosas tienen diámetros de poro de 5 a 30 nm, área superficial elevada (600-1000 m2/g), espesores de pared más gruesos que los de sus predecesores (MCM-41 y HMS) y en consecuencia mejor estabilidad térmica. Estas cualidades texturales y estructurales de la SBA-15 y de la SBA-16 han permitido preparar catalizadores activos para diversas reacciones. Con base en investigaciones anteriores y siguiendo la línea en la dirección de síntesis de nanotubos de carbono, en el presente proyecto se pretende preparar catalizadores de Fe, Ni y Co soportados en sílices mesoporosas SBA-15 y SBA-16 y estudiar su aplicación como precursores en el crecimiento de nanoestructuras de carbono utilizando un sistema CVD (Depositación Química de Vapor), en el que se espera que la propiedades texturales, estructurales y la interacción metal-soporte favorezca la producción de estas nanoestructuras.