Desarrollo de microrreactores basados en películas y nanopartículas de zeolita

Abstract

Las estructuras catalíticas constituidas por canales de dimensiones menores a 500 micrómetros se denominan microrreactores, y se han comenzado a estudiar en los últimos años debido a las ventajas que presentan respecto de los catalizadores estructurados convencionales. Dicha miniaturización puede generar mejoras en el rendimiento de procesos catalíticos, pero al mismo tiempo aumenta la dificultad en la deposición y adherencia de las fases activas en forma de películas en las paredes interiores de los canales. Este inconveniente es mayor si dichas paredes son de aleaciones metálicas. Para contrarrestar esto, una posible solución es depositar una capa de soporte poroso de elevada área. En la presente Tesis se plantea la síntesis de películas de zeolita sobre estructuras metálicas, que sirvan de soporte de los elementos activos. En este sentido, se estudiaron estrategias de síntesis con el fin de obtener películas de mordenita, adherentes, estables y homogéneas sobre micromallas de latón y láminas delgadas de acero Fecralloy®. Se investigaron variables y los mejores resultados se obtuvieron luego de una reversión de carga de la superficie del soporte a través de un polímero catiónico, empleando una suspensión diluida de cristales de siembra y una concentración media del gel de síntesis. Estos sistemas fueron probados en la oxidación de CO. La fase activa incorporada en las películas consistió de óxidos de cobre y cerio. De esta manera, se obtuvieron microrreactores basados en materiales de alta conductividad térmica en una configuración simple, con recubrimientos mecánica y químicamente estables, empleando elementos activos de bajo costo.

The catalytic structures consisting of channels less than 500 micron dimensions are called microreactors, and have begun to study in recent years due to the advantages offered over conventional structured catalysts. This miniaturization can lead to improvements in the performance of catalytic processes, but also increases the difficulty in the deposition and adhesion of the active phases into the form of films on the inner walls of the channels. This disadvantage is greater if these walls are metal alloys. To counter this, a possible solution is to deposit a layer of highly porous support area. In this thesis the synthesis of zeolite films on metal structures that are supportive of the active elements arises. In this regard, synthetic strategies were studied in order to obtain films of mordenite, adherent, stable and homogeneous on thin brass micromeshes steel sheets Fecralloy . Variables were investigated and the best results were obtained after a reversal of the surface charge of the support through a cationic polymer using a dilute suspension of seed crystals and the average concentration of the synthesis gel. These systems were tested in CO oxidation. The built-in active phase films consisted of copper and cerium oxides. Thus, based on materials of high thermal conductivity in a simple configuration, mechanically and chemically stable coatings, employing low cost active elements