Biocarbón a Partir de Pirólisis Rápida de Celulosa: Aplicaciones Como Soporte de Catalizadores de Base de Pt Para la Oxidación de Alcoholes.

M. L. NIEVA; V. COMIGNANI; J. M. SIEBENS; M. A. VOLPE; E. L. MOYANO

Punta del Este

Taller; Primer Taller Latinoamericano de Materiales de Carbono para Medio Ambiente y Energía, TLMC 2014; 2014

Facultad de Química de la Universidad de la República y por la Asociación Uruguaya de Carbono

El proceso de pirólisis rápida de biomasa involucra la descomposición térmica en ausencia de oxígeno para convertir los residuos de biomasa en productos líquidos (biocombustibles), gases no condensables y residuos carbonosos o biocarbón. Dentro de diversas aplicaciones, el biocarbón proveniente de biomasa puede utilizarse como soporte de catalizadores. Así, los materiales carbonosos han sido utilizados como soporte de catalizadores de metales preciosos durante muchos años. En comparación con otros materiales, estos sólidos tienen la ventaja de ser estables tanto en medio ácido como básico, presentan buena conductividad eléctrica, alta resistencia a la corrosión, propiedades superficiales adecuadas y alta área superficial específica, que son características fundamentales para su uso como soportes catalíticos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la utilización de materiales carbonosos obtenidos en la pirólisis rápida de celulosa microcristalina (Biopack), como soportes para la preparación de catalizadores soportados Cu@Pt-Ru con estructura core-shell para la electro-oxidación de metanol y etanol en medio ácido. Los materiales carbonosos utilizados en los experimentos fueron obtenidos a partir de la pirólisis rápida a 350°C de celulosa microcristalina (CM) y celulosa microcristalina pre-tratada con ácido fosfórico al 5% P/P (P-CM). En primer lugar se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica y electroquímica de los materiales carbonosos mediante TEM, SEM, EDX, XRD y técnicas electroquímicas convencionales. Todos los análisis realizados han mostrado que el estado del material soporte tiene una gran influencia en el comportamiento de los catalizadores nanoestructurados. Las imágenes TEM revelan que los depósitos están compuestos por partículas nanométricas de entre 4 y 5 nm. Se ha observado que las partículas son más pequeñas y presentan una distribución de tamaño más homogénea en el catalizador sintetizado utilizando el material carbonoso activado con H3PO4. La composición de los materiales ha sido determinada por EDX e ICP-AES, mientras que la formación de estructuras ?core-shell? ha sido confirmada por XRD. La actividad catalítica de los electrodos para la electro-oxidación de MeOH y EtOH fue evaluada por medio de voltametría cíclica y cronoamperometría. El catalizador Cu@Pt-Ru/P-CM presenta una actividad catalítica cinco veces mayor que la de catalizador Cu@Pt-Ru/CM para la electro-oxidación de los alcoholes. Asimismo, se ha demostrado que dicha activad catalítica es muy superior a aquella obtenida con un catalizador comercial Pt-Ru/C con alto contenido de Pt. Este estudio muestra que es posible preparar catalizadores trimetálicos tipo ?core-shell? con bajo contenido de Pt soportados sobre materiales carbonosos ,obtenidos a partir de la pirólisis rápida de celulosa, que presentan una actividad catalítica mejorada para la electro-oxidación de alcoholes cuando se lo compara con catalizadores comerciales Pt-Ru/C con alto contenido de Pt.