Materiales nanoetructurados con aplicaiones en química fina

ANALÍA L. CÁNEPA; SANDRA G. CASUSCELLI; VERÓNICA R. ELÍAS; GRISELDA A. EIMER

Carlos Paz

Congreso; IV Nano-Córdoba 2017; 2017

Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales Universidad Nacional de Río Cuarto

Uno de los principales retos en la química contemporánea es el desarrollo de tecnologías alternativas que empleen condiciones operativas suaves: menores presiones, T°, toxicidad de solventes, que contribuyan a generar procesos más limpios, seguros, eficientes y ecocompatibles. Para alcanzar este objetivo, surge como una herramienta clave el empleo de catalizadores sólidos modificados con diferentes metales, tales como los silicatos nanoestructurados MCM-41, cuya estructura de poro da lugar a una alta dispersión de especies metálicas catalíticamente activas. Se sintetizaron MCM-41, con arreglo hexagonal de canales unidimensionales (diámetro de poro ~ 3 nm) y elevadas áreas específicas. Los mismos fueron modificados con Co, Fe y V por el método de incorporación directa [1], donde la fuente de metal se agrega al gel de síntesis de la matriz MCM-41. Los sólidos se emplearon como catalizadores en la reacción de oxidación de alcohol bencílico (BzOH) con H2O2. La composición molar del gel de partida fue Si/metal=60, OH/Si=0,3, surfactante/Si=0,3, H2O/Si=60. Los sólidos se caracterizaron por DRX, UV-Vis-RD, ICP-OES y adsorción de N2. Los catalizadores presentaron buena regularidad estructural y elevadas áreas: 1380 m2/g para V, 1370 m2/g para Fe y 468 m2/g para Co; el menor valor presentado de la muestra con Co, podría ser adjudicado a la mayor proporción de nano óxidos, determinados por UV-Vis-RD. Si bien para la síntesis de todos los materiales se partió de iguales relaciones molares, el contenido final de metal en cada catalizador fue sustancialmente diferente: Co 2,25%p/p, Fe 1,34% y 0,14% para V. Este comportamiento podría ser consecuencia de las diferentes velocidades de la reacción de hidrólisis de cada precursor metálico. Además, muchos metales pueden ser hidrolizados con facilidad y transformarse en óxidos a través de una reacción de condensación-polimerización en lugar de ser incorporados a la red mesoporosa [2]. Las reacciones de oxidación del BzOH con los distintos materiales se llevaron a cabo en un reactor batch empleando H2O2, en una relación molar sustrato/oxidante: 4/1 y acetonitrilo como solvente. Los mejores resultados se alcanzaron con el material de V, el elevado valor de TON para este material daría cuenta de la alta eficiencia de los cationes de V dispersos en la red que serían los sitios activos para esta reacción. En tanto, el bajo valor observado para el sólido con Co, se explicaría considerando la elevada proporción de metal presente en especies de óxidos menos dispersas en la estructura silícea, que disminuyen su performance catalítica.