https://hdl.handle.net/11185/11 Wed, 22 Apr 2026 21:47:34 GMT 2026-04-22T21:47:34Z https://hdl.handle.net/11185/8791 Obtención catalítica en fase líquida de derivados furánicos a partir de carbohidratos provenientes de residuos de lignocelulosa para su aplicación como biocombustibles Pestana Cartaya, Gabriel Leonardo Maraju En este trabajo se evaluaron catalizadores mesoporosos funcionalizados con grupos sulfónicos, basados en estructuras silíceas ordenadas tipo MCM-41, SBA-15, KIT‑6 y FDU‑12, con diferente contenido de azufre, expresado como S/Si = 5, 10 y 15%. Se evaluó la efectividad del método de síntesis y la modificación superficial con trimetil(metoxi)silano (TMS) para generar catalizadores resistentes en fase acuosa. Los catalizadores fueron caracterizados con el fin de determinar la acidez total y las propiedades texturales y analizar la distribución de sitios activos según la densidad ácida efectiva. Los análisis revelaron diferencias estructurales y de funcionalización entre los materiales, que se correlacionaron con su desempeño catalítico en la transformación de fructosa hacia éteres furánicos, principalmente 5-etoximetilfurfural (EMF), un compuesto considerado aditivo biocombustible elevador de cetanos para biodiésel y potencial sustituto de combustibles diésel. La actividad catalítica se evaluó tanto en un sistema de reacción batch discontinuo como en un reactor tubular de lecho fijo operando en régimen continuo. Adicionalmente, se determinaron los parámetros cinéticos y termodinámicos de las reacciones involucradas mediante un modelo pseudohomogéneo. Los catalizadores sulfonados SBA-15 y FDU-12 mostraron mejor desempeño en la producción de EMF, mientras que la modificación hidrofóbica de catalizadores tipo KIT-6 mejoró la selectividad hacia EMF y redujo la formación de subproductos. La mejora en la actividad aparente se relaciona con la optimización de la densidad ácida efectiva en función de la topología del soporte. Finalmente, se realizaron estudios preliminares de procesamiento de biomasa, estableciendo las bases para futuros estudios con los catalizadores sulfonados SBA-15 y FDU-12.; In this work, mesoporous catalysts functionalized with sulfonic groups were evaluated, based on ordered silica structures of the MCM-41, SBA-15, KIT-6, and FDU-12 types, with different sulfur contents expressed as S/Si ratios of 5, 10, and 15%. The effectiveness of the synthesis method and the surface modification with trimethyl(methoxy)silane (TMS) were systematically assessed to generate catalysts resistant under aqueous-phase reaction conditions. The materials were thoroughly characterized in order to determine total acidity and textural properties and to analyze the distribution of active sites according to the effective acid site density. The analyses revealed structural and functionalization differences among the materials, which were directly correlated with their catalytic performance in the conversion of fructose into furan ethers, mainly 5-ethoxymethylfurfural (EMF), a compound considered a biofuel additive that enhances the cetane number of biodiesel and a potential substitute for conventional diesel fuels. Catalytic activity was evaluated both in a discontinuous batch reaction system and in a fixed-bed tubular reactor operating under continuous-flow regime conditions. Additionally, kinetic and thermodynamic parameters of the involved reactions were determined using a pseudohomogeneous kinetic model. Sulfonated SBA-15 and FDU-12 catalysts exhibited superior performance toward EMF production, whereas hydrophobic modification of KIT-6-type catalysts improved selectivity to EMF and reduced the formation of undesired by-products. The enhancement in apparent catalytic activity was associated with the optimization of effective acid site density as a function of the support topology. Finally, preliminary biomass processing studies were conducted, establishing the basis for future investigations employing sulfonated SBA-15 and FDU-12 catalysts. Fil: Pestana Cartaya, Gabriel Leonardo Maraju. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. Thu, 05 Mar 2026 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/11185/8791 2026-03-05T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8782 Síntesis de catalizadores mesoporosos ácidos para aplicaciones en reacciones de biorrefinerías Vergara, Lourdes La tesis doctoral aborda el desarrollo de catalizadores sólidos ácidos basados en sílices mesoporosas funcionalizadas con grupos sulfónicos, sintetizadas mediante los métodos de grafting y co-condensación. Las sílices mesoporosas seleccionadas para el estudio fueron KIT-6, FDU-12, nanotubos de sílice y SBA-15 large pore. Los grupos sulfónicos incorporados constituyen los sitios ácidos responsables del desempeño catalítico en reacciones que requieren de catálisis ácida. Los sólidos sintetizados fueron caracterizados mediante diferentes técnicas fisicoquímicas con el fin de evaluar sus propiedades estructurales, texturales, morfológicas y ácidas, estableciendo relaciones entre la metodología de síntesis, el contenido de grupos ácidos y la actividad catalítica obtenida. Además, se estudió el efecto de la co-funcionalización con grupos ácidos e hidrofóbicos sobre los catalizadores basados en las sílices KIT-6 y FDU-12, los cuales fueron evaluados en distintas reacciones catalíticas para analizar el impacto del efecto de estas modificaciones sobre su desempeño en reacción. Los catalizadores fueron ensayados principalmente en reacciones de esterificación de glicerina con ácidos grasos, analizando la conversión, selectividad y estabilidad a lo largo de ciclos sucesivos de reutilización. Adicionalmente, fueron evaluados en otras reacciones de valorización de biomasa, como la producción de 5-(etoximetil)furfural (EMF) a partir de la alcohólisis de fructosa y la reacción de hidroxialquilación/alquilación (HAA), demostrando la versatilidad de los materiales sintetizados en la obtención de distintos biocombustibles.; This doctoral thesis addresses the development of solid acid catalysts based on mesoporous silicas functionalized with sulfonic groups, synthesized through grafting and co-condensation methods. The mesoporous silicas selected for this study were KIT-6, FDU-12, silica nanotubes, and SBA-15 large pore. The incorporated sulfonic groups constitute the acid sites responsible for the catalytic performance in reactions requiring acid catalysis. The synthesized solids were characterized using different physicochemical techniques in order to evaluate their structural, textural, morphological, and acidic properties, establishing relationships between the synthesis methodology, acid group content, and the resulting catalytic activity. Furthermore, the effect of co-functionalization with acidic and hydrophobic groups was studied for catalysts based on KIT-6 and FDU-12 silicas, which were evaluated in different catalytic reactions to analyze the impact of these modifications on their catalytic performance. The catalysts were mainly tested in glycerol esterification reactions with fatty acids, analyzing conversion, selectivity, and stability over successive reuse cycles. Additionally, they were evaluated in other biomass valorization reactions, such as the production of 5-(ethoxymethyl)furfural (EMF) from fructose alcoholysis and the hydroxyalkylation/alkylation (HAA) reaction, demonstrating the versatility of the synthesized materials for the production of different biofuels. Fil: Vergara, Lourdes. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ciencias Jurídicas y Sociales; Argentina. Wed, 04 Mar 2026 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/11185/8782 2026-03-04T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8745 Cristales y películas de redes metal-orgánicas (MOFs) basados en metales no nobles para aplicaciones en electrocatálisis Rodríguez Villa, Sara Luz En los últimos años, las redes metal-orgánicas (MOFs, Metal-Organic Frameworks) han despertado gran interés en electrocatálisis debido a su elevada área superficial, porosidad ordenada y capacidad de dispersar especies activas en entornos estructuralmente definidos. Esta Tesis aborda la síntesis y caracterización de MOFs basados en cobre, específicamente Cu-MOF-74 y Cu-BDC, con el objetivo de evaluar su desempeño como electrocatalizadores en la reacción de reducción de oxígeno (ORR). En el caso del Cu-MOF-74 se sintetizaron nanocristales de aproximadamente 40 nm, con micro y mesoporosidad, y se analizó su comportamiento en soluciones neutras tamponadas. Los resultados demostraron que el material cataliza eficazmente la reducción de oxígeno a agua mediante un mecanismo mediado por centros de cobre. No obstante, se evidenció una limitada velocidad de transferencia de carga asociada a la localización de los sitios activos en nanoporos profundos, lo que restringe su rendimiento global. Por otro lado, para el Cu-BDC se optimizaron distintos protocolos de síntesis, evaluando particularmente la proporción de acetona y metanol como solventes. La mezcla de ambos favoreció la dispersión cristalina y la eliminación de residuos de ligando, incrementando la accesibilidad a los centros activos y mejorando la respuesta electrocatalítica. Asimismo, se desarrollaron compositos C@Cu-BDC, observándose una mejora significativa en actividad y estabilidad, especialmente cuando el MOF se sintetizó in situ sobre carbono Vulcan®. En conjunto, los resultados destacan la importancia de controlar la síntesis y la arquitectura del material para maximizar el desempeño de Cu-MOFs en ORR y en otras aplicaciones electroquímicas.; In recent years, metal–organic frameworks (MOFs) have attracted considerable interest in electrocatalysis due to their high surface area, ordered porosity, and ability to disperse active species within structurally defined environments. This Thesis addresses the synthesis and characterization of copper-based MOFs, specifically Cu-MOF-74 and Cu-BDC, with the aim of evaluating their performance as electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR). In the case of Cu-MOF-74, nanocrystals of approximately 40 nm were synthesized, exhibiting both micro- and mesoporosity, and their behavior was analyzed in neutral buffered solutions. The results demonstrated that the material effectively catalyzes the reduction of oxygen to water through a mechanism mediated by copper centers. Nevertheless, a limited charge-transfer rate was observed, associated with the location of the active sites within deep nanopores, which restricts its overall performance. On the other hand, for Cu-BDC, different synthesis protocols were optimized, particularly evaluating the acetone-to-methanol solvent ratio. The combination of both solvents improved crystal dispersion and ligand residue removal, increasing the accessibility of active sites and enhancing the electrocatalytic response. Additionally, C@Cu-BDC composites were developed, showing a significant improvement in activity and stability, especially when the MOF was synthesized in situ on Vulcan® carbon. Overall, the results highlight the importance of controlling synthesis conditions and material architecture to maximize the performance of Cu-MOFs in ORR and other electrochemical applications. Fil: Rodríguez Villa, Sara Luz. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. Mon, 29 Jul 2024 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/11185/8745 2024-07-29T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/8549 Desarrollo de catalizadores de metales nobles soportados sobre materiales de carbón para procesos catalíticos de producción de olefinas a partir de deshidrogenación de parafinas Ramos Montero, Gustavo Enrique La deshidrogenación de parafinas livianas y pesadas es un proceso fundamental en la petroquímica, ya que permite obtener olefinas para la producción de polímeros, detergentes y lubricantes. En esta tesis se desarrollaron catalizadores de Pt soportados en materiales carbonosos —nanotubos de carbono purificados (CNP) y carbón Vulcan (CV)— para la deshidrogenación directa de n-butano y n-decano. Como referencia, se sintetizaron también catalizadores soportados en óxidos (γ-Al₂O₃ y MgAl₂O₄). Los catalizadores de baja carga metálica mostraron mayor selectividad hacia olefinas, atribuida a una mayor densidad electrónica en Pt y a la ubicación de las nanopartículas en defectos de CNP, que favorecen la reacción principal frente a secundarias. Se estudiaron sistemas bimetálicos y trimetálicos incorporando Sn, In, Ga, Ge, Pb y Zr. Los promotores modificaron la fase activa mediante efectos electrónicos y geométricos, reduciendo la coquización y mejorando la desorción de olefinas. In y Ge resultaron especialmente eficaces en CNP, mientras que Sn e In lo fueron en CV. En los trimetálicos, el orden de incorporación determinó el desempeño, destacándose las fases diluidas Pt-In en CNP por su alta selectividad. Los soportes fueron modificados con tratamientos oxidativos y reductores. El HNO₃ aumentó la densidad electrónica en Pt, mientras que el ácido cítrico generó partículas mayores con baja conversión pero alta selectividad. La regeneración de los catalizadores se logró sin pérdida estructural, siendo más eficiente en sistemas con Ge e In/CNP. Finalmente, en la deshidrogenación de n-decano, los catalizadores Pt-In/CNP y Pt-Sn/CV alcanzaron el mejor balance entre conversión, selectividad y estabilidad.; The dehydrogenation of light and heavy paraffins is a fundamental process in petrochemicals, as it produces olefins for the production of polymers, detergents, and lubricants. In this thesis, Pt catalysts supported on carbonaceous materials—purified carbon nanotubes (CNP) and Vulcan carbon (CV)—were developed for the direct dehydrogenation of n-butane and n-decane. As a reference, catalysts supported on oxides (γ-Al₂O₃ and MgAl₂O₄) were also synthesized. The low-metal-loading catalysts showed greater olefin selectivity, attributed to the higher electron density of Pt and the location of the nanoparticles in CNP defects, which favor the primary reaction over secondary reactions. Bimetallic and trimetallic systems incorporating Sn, In, Ga, Ge, Pb, and Zr were studied. The promoters modified the active phase through electronic and geometric effects, reducing coking and improving olefin desorption. In and Ge were especially effective in CNP, while Sn and In were more effective in CV. In the trimetallics, the order of incorporation determined the performance, with the diluted Pt-In phases in CNP standing out for their high selectivity. The supports were modified with oxidative and reductive treatments. HNO₃ increased the electron density in Pt, while citric acid generated larger particles with low conversion but high selectivity. Catalyst regeneration was achieved without structural loss, and the systems with Ge and In/CNP were more efficient. Finally, in the dehydrogenation of n-decane, the Pt-In/CNP and Pt-Sn/CV catalysts achieved the best balance between conversion, selectivity, and stability. Fil: Ramos Montero, Gustavo Enrique. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. Tue, 29 Jul 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/11185/8549 2025-07-29T00:00:00Z