Adsorción y reactividad de acetol sobre monocristales metálicos y películas delgadas de óxidos: desde UHV a condiciones de presión del orden de mTorr

CALAZA, FLORENCIA C.; KARSLIOGLU, OSMAN; BLUHM, HENDRIK; STERRER, MARTIN; FREUND, HANS-JOACHIM

Santa Fe

Encuentro; VII Encuentro de Física y Química en Superficies; 2016

CONICET - IFIS Litoral - UNL

El empleo de fuentes renovables de origen vegetal para producir químicos y energía, aparece como una alternativa tecnológica promisoria para resolver la dependencia de combustibles a partir de fósiles, surgiendo así el nuevo concepto de bio-refinerías. Durante la producción de biodiesel por conversión de biomasa, cerca del10 % de co-producto es Glicerol en cantidades que superan la demanda por lo que pasa a considerarse un desecho y surge así el compromiso de buscar nuevos procesos para convertir este producto secundario a compuestos químicos de mayor valor agregado. El glicerol está altamente funcionalizado y puede ser usado como materia prima para una gran variedad de productos químicos de interés industrial. Un ejemplo es la obtención de glicoles propilénicos mediante deshidratación de glicerol a acetol seguida de su hidrogenación al diol en exceso de H2 [1]. Es sabido que los metales preciosos son excelentes hidrogenantes catalíticos, pero recientemente se encontró que algunos óxidos también presentan alta reactividad para reacciones de hidrogenación, uno de ellos es CeO2 siendo este altamente selectivo en la semi-hidrogenación de C2H2 a C2H4 [2]. Se propuso que el rol principal del óxido es mantener los intermediarios CHx superficiales espacialmente bien distribuidos para evitar su oligomerización, a expensas de una barrera de activación de H2 mas alta en comparación con los catalizadores metálicos [3,4]. En el presente trabajo estudiamos la adsorción de Acetol sobre monocristales de Pd(111), Ru(0001), y películas de CeO2(111), que representan nuestras superficies catalíticas modelo, para elucidar los caminos de adsorción y reacción. Combinando varias técnicas de superficies que pueden ser usadas en condiciones atmosféricas, podemos extender nuestro análisis desde condiciones de ultra alto vacío (UHV) hasta condiciones de reactividad más reales, cercanas a presión ambiente (mTorr). Usamos NEXAFS y AP-XPS para observar el estado químico de la superficie e intermediarios moleculares adsorbidos y PEM-IRAS que permite diferenciar vibraciones características de especies adsorbidas de los compuestos en la fase gaseosa. La adsorción de Acetol difiere entre los dos metales estudiados, siendo Pd más reactivo que Ru para su descomposición. Especulamos sobre el rol de carbón co-adsorbido y/u oxígeno como las fuentes estabilizadoras de los adsorbatos. Para el caso de CeO2, este óxido reducible presenta diferentes reactividades dependiendo del estado de oxidación de sus cationes superficiales (Ce4+ o Ce3+), lo cual es observado con las técnicas in-situ usadas.