The conversion of biomass by means of acid heterogeneous catalysis is an outstanding route for the sustainable production of fuels and chemical products. Since these processes are generally carried out in a multi-stage manner, the integration of different types of transformations into a single catalytic system is necessary. One way to do this is to combine Brønsted and Lewis acid sites in the local structure of the catalyst, introducing cooperation between these sites generates a synergistic effect (bifunctional catalysis). In this project, the effect of the balance between Brønsted and Lewis acidity in solid catalysts of the Sn-SBA-15 type on the activity and selectivity for the production of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) from glucose was analyzed. To this end, the synthesis, characterization and catalytic evaluation of the Sn-SBA-15 materials were performed by varying the ratio of the Brønsted Acid Sites / Lewis Acid Sites (BAS/LAS). Sn-SBA-15 catalysts were prepared by the sol-gel in situ method. To understand and relate the operation of these catalysts with their physicochemical properties, they were characterized by N2 fisisorption, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy of diffuse reflectance and surface acidity by adsorbed pyridine FT-IR. To modify the ratio BAS/LAS in the catalysts, the incorporation of tin was carried out by means of two different precursors, also the incorporation of -PrSO3H and different HCl concentrations (0.07M and 1.1M) were studied. The results indicate that by means of the Sn-SBA-15-SO3H catalysts it was possible to promote the consecutive reaction of HMF generation from glucose. Catalysts with both types of acid sites were obtained, which reached yields of up to 55% at 170 ° C.
La conversión de biomasa por medio de catálisis heterogénea ácida es una ruta sobresaliente para la producción sustentable de combustibles y productos químicos. Ya que generalmente estos procesos se llevan a cabo de manera multi-etapa, es necesaria la integración de diferentes tipos de transformaciones en un solo sistema catalítico. Una forma de hacer esto es combinar los sitios ácidos de Brønsted y Lewis en la estructura local del catalizador, introduciendo la cooperación entre dichos sitios se genera un efecto sinérgico (catálisis bifuncional). En este proyecto se analizó el efecto del balance entre la acidez de Brønsted y Lewis en catalizadores sólidos del tipo Sn-SBA-15, sobre la actividad y selectividad para la producción de 5-hidroximetilfurfural (HMF) a partir de glucosa. Con este fin se realizó la síntesis, caracterización y evaluación catalítica de los materiales Sn-SBA-15 variando la relación de los sitios ácidos de Brønsted (Brønsted Acid Site) y sitios ácidos de Lewis (Lewis Acid Site) o relación BAS/LAS por sus siglas en inglés. Los catalizadores Sn-SBA-15 se prepararon mediante el método sol-gel in situ. Para comprender y relacionar el funcionamiento de estos catalizadores con sus propiedades fisicoquímicas se caracterizaron mediante fisisorción de N2, difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, espectroscopia UV-Vis de reflectancia difusa y acidez superficial mediante FT-IR de piridina adsorbida. Para variar la relación de sitios ácidos de Brønsted y Lewis en los catalizadores se llevó a cabo la incorporación de estaño mediante dos precursores distintos, la incorporación de grupos –PrSO3H y la variación de la concentración de HCl del metódo sol-gel (0.07M y 1.1M). Los resultados indican que mediante los catalizadores Sn-SBA-15-SO3H fue posible promover la reacción consecutiva de generación de HMF a partir de glucosa. Se obtuvieron catalizadores con ambos tipos de sitos ácidos, los cuales alcanzaron rendimientos de hasta 55% a 170° C.
