Estudio y diseño de nuevos soportes y catalizadores composite en reacciones de hidrogenaciónselectiva de interés industrial

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo mejorar y ampliar los usos de la tecnología de preparación de soportes Composite, Patentada por el grupo de investigación. Se propone continuar con el desarrollo de los soportes Composites y modificar la síntesis de los mismos para ampliar su campo de aplicación mediante: a) variación de la naturaleza química de la fase inorgánica con la que se prepara los Composite; y b) el uso de la técnica de porosidad inducida por impresión molecular, para mejorar las propiedades de los mismos en lo relativo a área superficial y porosidad. Esto permitiría desarrollar nuevos soportes y por consiguiente se sintetizarán nuevos catalizadores Composites con propiedades únicas y se ensayaran en reacciones de hidrogenación selectiva con interés industrial, permitiendo producir productos de elevado valor agregado para la industria de Especialidades, Química Fina, Petroquímica, purificación de corrientes industriales, síntesis de productos o intermediarios. Además, se busca que los procesos a desarrollar sean de bajo impacto ambiental, que los catalizadores preparados tengan buena actividad y selectividad. La fase activa sobre los soportes Composites serán las partículas metálicas (catálisis heterogénea tradicional) o compuestos metálicos complejos anclados sobre la fase inorgánica y/o orgánica de los soportes Composites. Las reacciones test serán: a) hidrogenación exocíclica de estireno (purificación corrientes de PyGas), b) purificación de alquenos terminales (para fabricar polímeros), c) hidrogenación estereo-selectiva de 3-hexino o 4-octino (alquinos no terminales), y d) hidrogenación de benceno a ciclohexeno en fase orgánica. Se pretende: a) optimizar el funcionamiento de los catalizadores en cada una de las cuatro reacciones test estudiadas, b) sintetizar catalizadores Composites con diferente naturaleza química de la fase inorgánica, c) Desarrollar una nueva tecnología sintetizando catalizadores Composites con porosidad inducida por impresión molecular como variación a la tecnología actualmente existente. Se persigue obtener catalizadores económicos, con mayor vida útil, elevada actividad, selectividad, estabilidad y resistencia a determinados venenos, de alta resistencia mecánica que puedan ser usados en sistemas industriales continuos. Para los catalizadores que resulten más activos se harán estudios de reusabilidad y regeneración una vez agotados y/o recuperación del metal por vía química

The aime of this project is to advance and extent the use of the patented composite support technology developed by the research group and create novel supports and, consequently, innovative composite catalysts with unique properties. The focus is on further developing composite supports and refining their synthesis to expand their applications. This will be achieved by: a) modifying the chemical nature of the inorganic phase used in the composites; and b) utilizing molecular imprinting to enhance their surface area and porosity. These catalysts will be tested in selective hydrogenation reactions of industrial importance to produce high-value-added products for various applications such as specialty chemicals, fine chemicals, petrochemicals, industrial stream purification, and the synthesis of products or intermediates. The processes will prioritize minimal environmental impact, and the catalysts should exhibit good activity and selectivity. The active phase of the composite supports will include metallic particles (for traditional heterogeneous catalysis) or complex metal compounds anchored to the inorganic and/or organic phases of the composites. Test reactions include: a) exocyclic hydrogenation of styrene (for PyGas stream purification), b) purification of terminal alkenes (for polymer production), c) stereo-selective hydrogenation of 3-hexyne or 4-octyne (non-terminal alkynes), and d) hydrogenation of benzeneto cyclohexene in an organic phase. The study aims to: a) optimize catalyst performance in each test reaction, b) synthesize composite catalysts with different chemical natures of the inorganic phase, and c) develop new technology by creating composite catalysts with porosity induced by molecular imprinting. The goal is to produce cost-effective catalysts with extended lifespan, high activity, selectivity, stability, and resistance to poisons, suitable for continuous industrial systems. For the most effective catalysts, reusability and regeneration studies will be conducted, including metal recovery by chemical methods