Nuevos materiales inorgánicos nanoestructurados aplicados al estudio catalítico de reacciones térmicas en fase gaseosa

LENER GERMAN; MOYANO ELIZABETH LAURA; CARBONIO RAÚL ERNESTO

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación en Fisicoquímica y Química Inorgánica

Introducción. Los procesos que ocurren entre un sustrato orgánico en estado gaseoso y la superficie de un sólido son fuertemente dependientes del área, morfología superficial y composición química de la superficie, que dependen de las distintas vías sintéticas del material. Para los óxidos mixtos del tipo ABO4 (A=Ca2+, Sr2+, Ba2+, Bi3+ y B=Mo6+, W6+, V5+), isomórficos e isoestructurales a CaWO4 (scheelita, GE=I41/a), se pueden obtener partículas nanoestructuradas con morfología controlada a través del método de síntesis. Una de las técnicas más apropiadas para realizar el estudio térmico de sustancias orgánicas es la pirólisis en fase gaseosa dinámica o flash vacuum pyrolysis (fvp). Esta técnica permite trabajar a escala preparativa a presiones de 10-3 mm Hg, caudal de gas inerte de 1mL/10s utilizando la temperatura del reactor (300-900ºC) como variable energética del sistema. Objetivos. a) Estudiar el efecto catalítico de óxidos mixtos con estructura de tipo scheelita en la reacción de fvp mostrada en el esquema 1. b) Determinar la temperatura de conversión del derivado de benzotriazol (1) y el grado de selectividad hacia la azepinona de interés (2). c) Evaluar la reactividad de éstos óxidos en función del tamaño y forma de las partículas. Resultados y Conclusiones. Se sintetizó SrMoO4 por diferentes métodos: disolución-precipitación a temperatura ambiente y con posterior calentamiento a 110º C o 600°C, cerámico tradicional y sol-gel a 600°C. Por microscopía electrónica de barrido (SEM) se observan partículas nanoestructuradas cuya morfología varía de esferas monodispersas a bastones irregulares dependiendo del método de síntesis. Mediante difracción de rayos x de polvos y utilizando la ecuación de Scherrer, se calculó el tamaño medio de partícula, el cual oscila entre los 15 y 35 nm. También se sintetizó por método sol-gel, Sr0,8Bi0,2Mo0,8V0,2O4 cuya superficie presenta una morfología irregular porosa y tamaño de partícula de alrededor de 30nm. Empleando estos materiales como catalizadores de la reacción mostrada en el esquema 1 se logró disminuir la temperatura de conversión de 500 a 400ºC. La selectividad hacia la azepinona 2 aumentó respecto del sistema homogéneo (no catalítico) y se observó la disminución de la temperatura de conversión en 50 ºC respecto de materiales mesoporosos Al-MCM-41 estudiados anteriormente. A una dada temperatura de reacción, tanto el grado de conversión como el de selectividad varían en función de la morfología y tamaño de grano del óxido, obteniéndose mejores resultados catalíticos en el caso de las partículas esféricas con diámetros de 15 nm. Además, Sr0,8Bi0,2Mo0,8V0,2O4 arrojó mejores resultados que SrMoO4 sintetizado por sol-gel lo que indicaría que están favorecidos procesos de interacción de tipo ácido de Lewis entre el sustrato 1 y los óxidos empleados en este trabajo.