Catálisis
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<strong>Catálisis</strong><br />
Ctálii <strong>Catálisis</strong> heterogénea<br />
ht é
Silvia Irusta Alderete<br />
sirusta@unizar.es<br />
@<br />
Despacho 1362 (Físicas, 1º planta)<br />
Tutorías: solicitar por p mail. m .
Bibliografía:<br />
Concepts of Modern Catalysis and Kinetics. Chorkendorff, I. Weinheim<br />
Spectroscopy p py in catalysis y : an introduction. J. W. Niemantsverdriet<br />
Kinetic of Catalytic reactions, M.A Vannice. (Departamento IQyTMA)<br />
The basis and applications of heterogeneous catalysis. Bowker, M.<br />
Fine chemicals through Heterogeneous Catalysis Catalysis. Sheldo RR., Bekkum HH.<br />
Principes and practice of heterogeneous catalysis. Thomas J., Thomas<br />
W.<br />
http://www http://www.sfc.fr/Material/hrst.mit.edu/hrs/materials/public/ElecMicr<br />
sfc fr/Material/hrst mit edu/hrs/materials/public/ElecMicr<br />
.htm<br />
Nano Today (2009) 4, 81—95<br />
htt http://www.pafko.com/history/h_intro.htm<br />
// fk /hi t /h i t ht<br />
http://www.petrocat.gr/equipment.html<br />
http://www.americanscientist.org/issues/pub/1998/7/d-bereinerslighter/1<br />
Microporous and Mesoporous Materials 117 (2009) 98–103<br />
Journal of Hazardous Materials 161 (2009) ( )<br />
933–940
Objetivo de la asignatura:<br />
Introducción a los fenómenos<br />
catalíticos heterogéneos:<br />
1) Catalizadores, preparación y<br />
caracterización.<br />
2) ) Ejemplos j p de aplicación. p
1) Catalizadores Catalizadores, preparación y<br />
caracterización.<br />
• Introducción<br />
• PPreparación ó dde catalizadores l d<br />
•Caracterización de catalizadores<br />
•Cinética de reacciones catalíticas
REPASO<br />
¿Qué es la catálisis?<br />
Funcionamiento de nuestros cuerpos.<br />
Producción de materiales plásticos.<br />
Obtención de combustibles.<br />
Eliminación de contaminantes.
<strong>Catálisis</strong> casi desde la prehistoria:<br />
• Elaboración de jabón<br />
• Elaboración de vino y vinagre<br />
• LLevadura d ddel l pan
Como empieza la catálisis<br />
En 1812 Krichhof estudia el<br />
comportamiento del almidón en<br />
agua caliente. Agregando unas<br />
gotas de ácido sulfúrico el<br />
almidón se transformaba en<br />
glucosa, el ácido permanecía<br />
iinalterado. l d
Como empieza la catálisis<br />
Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849)<br />
1816 1816, conversión de alcohol a ácido<br />
acético en alambre de Pt<br />
H3C-CH2OH + O2 + H2O 3 2 2 3<br />
> H 3C-COOH<br />
1832, conversión de alcohol a<br />
acetaldehído en alambre de Pt<br />
Producción de H2 a partir de Zn y<br />
ácido sulfúrico (25%) iniciando el fuego<br />
en la superficie de una esponja de Pt.<br />
- En 5 años se vendieron 20,000<br />
lámparas<br />
The Dobereiner Lighter
Como empieza la catálisis<br />
Humphry Davy (1778-1829 )<br />
1817 reacción de gas de<br />
carbón y oxígeno g sobre<br />
alambres de Pt, Pd (activo) y<br />
Co, Ag, Au, Fe (no activos)<br />
Desarrollo de lámparas de<br />
seguridad para minería..
Como empieza la catálisis<br />
Michael Faraday (1791-1867)<br />
Estudio de la reacción de<br />
hidrógeno g y oxígeno g en superficies p<br />
de platino<br />
These phenomena are<br />
"dependent upon natural<br />
conditions of gaseous elasticity<br />
combined with the attractive forces<br />
possessed by many bodies bodies,<br />
especially those which are solid"
Como empieza la catálisis<br />
Jöns Jakob Berzelius (1779–1848)<br />
desarrolla el sistema de símbolos<br />
químicos y mide pesos atómicos<br />
Crea el término CATALISIS<br />
Lo define como :<br />
“power” "to awaken affinities, which are<br />
asleep at a particular temperature, by<br />
their mere presence and not by their<br />
own affinity" y<br />
Lo utiliza para explicar la conversión<br />
de :<br />
* almidón a azúcar en ácido,<br />
* descomposición de H2O2 por<br />
metales,<br />
* etanol a ácido acético en Pt
Como empieza la catálisis<br />
Svante August Arrhenius (1859-1927)<br />
PPremio i Nobel N b l en Química Q í i en 1903
Como empieza la catálisis<br />
Wilhelm Ostwald (1853-1932)<br />
“Catalysis es la aceleración de una reacción<br />
química lenta por la presencia de una sustancia<br />
extraña“ extraña<br />
La aceleración ocurre sin cambio<br />
energético de la situación<br />
Al final de la reacción la sustancia<br />
extraña se puede extraer<br />
W. Ostwald, Z. Phys. Chem. 15 (1894) 705-706<br />
Premio Nobel en Química 1909<br />
"por su trabajo en catálisis y su investigación en los<br />
principios que gobiernana el equilibrio químico y las<br />
velocidades de reacción"
Como empieza la catálisis<br />
Paul Sabatier (1854 - 1941)<br />
1902, descubre que la hidrogenación de<br />
alquenos es catalizada por Ni<br />
1912, Premio Nobel en Química<br />
"for his method of hydrogenating organic<br />
compounds in the presence of finely<br />
di disintegrated i t t d metals t l whereby h b th the progress of f<br />
organic chemistry has been greatly<br />
advanced in recent years"
Como empieza la catálisis<br />
Hugh Stott Taylor (1890-1974)<br />
Profesor de Químicafísica en<br />
Princeton<br />
Deduce que”sólo una pequeña<br />
fracción de la superficie es activa”<br />
La porción de la superficie que<br />
es catalíticamente activa depende<br />
de la reacción catalizada.<br />
Estabece el concepto de<br />
p<br />
sitios/centros activos
Catalisis Industrial<br />
Primeros catalizadores en la industria<br />
1750 Proceso de las cámaras de plomo H 2SO 4 NO, NO 2<br />
1870 Oxidación de SO 2 Pt<br />
1880 Proceso Deacon (Cl 2 a partir de HCl) ZnCl 2/CuCl 2<br />
1885 Proceso Claus (H 2S y SO 2 a partir de S) Bauxita<br />
1900 Hidrogenación de grasa<br />
Metano a partir de gas de síntesis<br />
1910 Síntesis de NH 3<br />
Oxidación de NH 3 a ácido nítrico<br />
Ni<br />
Ni<br />
Fe/K<br />
Pt
Qué es un catalizador?<br />
catalizador<br />
Una sustancia que aumenta la velocidad<br />
de una reacción química (hacia el<br />
equilibrio) pero que no se consume<br />
apreciablemente en la reacción.<br />
Un catalizador no cambia el equilibrio<br />
termodinámico, pero puede hacer que<br />
se alcance el equilic¡brio más<br />
rapidamente<br />
Casi todos los catalizadores sufren<br />
alguna alteración en la reacción.
¿Cóm ¿Cómo ffunciona n i n un n<br />
catalizador sólido?
El proceso catalítico<br />
Difusión en fase gas<br />
Adsorción<br />
disociativa Difusión<br />
superficial<br />
Adsorción<br />
molecular Reacción<br />
superficial p<br />
soporte<br />
Sitio activo<br />
Desorción<br />
del producto
En sólidos porosos p<br />
1. Difusión de A a través del gas<br />
Adsorption on<br />
2. Difusión de A dentro nonporous de los solid poros p<br />
3. Adsorción de A -> A(s)<br />
4. Reacción superficialA(s) -> B(s)<br />
55. DDesorción s ción de d B(s) -> > B<br />
6. Difusión de B hacia la sup.<br />
Adsorption on<br />
77. Difusión de B a través del film<br />
porous solid<br />
A B
CO<br />
Ejemplo: j p oxidación de CO<br />
catalizador<br />
O O2 adsorción reacción desorsion<br />
¿Que es lo esencial que hace el catalizador?<br />
+<br />
CO 2
El catalizador rompe enlaces enlaces….<br />
……y forma otros
gy<br />
pottentiaal<br />
ene<br />
A<br />
B<br />
catalyst<br />
A + B P<br />
A B<br />
cataly st<br />
catalyst l<br />
P<br />
P cataly st<br />
bonding reaction separation<br />
reaction coordinate
¿Cómo aumenta la velocidad de<br />
reacción reacción un un catalizador<br />
catalizador<br />
• Velocidad de reacción<br />
r k <br />
donde<br />
k<br />
f<br />
A0e<br />
( conc .)<br />
• Dado que la energía de activación disminuye, la<br />
velocidad de reacción aumenta<br />
Calcula l l cuántas veces aumenta la l velocidad l id dd de<br />
reacción a 350ºC si la energía de activación<br />
di disminuye i en 10 kcal/mol.<br />
k l/ l<br />
<br />
E a<br />
RT
Principales características de un catalizador<br />
• No puede actuar en reacciones<br />
termodinámicamente imposibles.<br />
• No modifica el valor de la constante de<br />
equilibrio equilibrio.<br />
• Puede tener un efecto acelerador o un<br />
efecto orientador.<br />
• Permanece inalterado
¿Qué se le pide a un catalizador?<br />
ACTIVIDAD<br />
SELECTIVIDAD<br />
ESTABILIDAD
ACTIVIDAD<br />
Aumento de la velocidad de reacción reacción.<br />
TOF (turn over frequency):<br />
número de moléculas del producto<br />
por número de sitios activos activos.<br />
SELECTIVIDAD<br />
Número de moléculas del producto<br />
ddeseado d por molécula lé l dde reactivo ti<br />
convertido.
Ti Tipos s de d catálisis tálisis<br />
11. <strong>Catálisis</strong> homogénea<br />
2. <strong>Catálisis</strong> heterogénea<br />
3. <strong>Catálisis</strong> enzimática
1. <strong>Catálisis</strong> homogénea<br />
• Los reactivos y el catalizador se encuentran en la misma fase fase,<br />
sea líquida o gaseosa.<br />
•Se tiene un acceso fácil al mecanismo de reacción.<br />
•Ausencia de envenenamiento.<br />
Desventaja<br />
La dificultad de separar el catalizador del medio reaccionante
2. <strong>Catálisis</strong> heterogénea g<br />
El catalizador está en una fase diferente a los<br />
reactivos y los productos<br />
•Sólido-gas<br />
•Líquido-gas<br />
•Sólido-líquido<br />
•Sólido-líquido-gas
2. <strong>Catálisis</strong> heterogénea g<br />
Catalizador Reactivo Ejemplo<br />
Líquido q Gas Polimerización de alquenos q<br />
catalizada por ácido fosfórico<br />
Sólido Líquido q Síntesis de metanol catalizada por p<br />
resina aniónica<br />
Sólido Gas Síntesis de amoníaco catalizada por<br />
Fe<br />
Sólido Líquido-gas Hidrogenación de nitrobenceno a<br />
anilina catalizada por Pd.
Ventajas de la catálisis heterogénea<br />
• Es fácil la separación del catalizador de<br />
la mezcla de reacción<br />
UUna corriente i t gaseosa que pasa a través t é<br />
del lecho empaquetado de un catalizador<br />
sólido ólid no requiere i ninguna i separación.<br />
ió
Ventajas de la catálisis heterogénea<br />
• Permite procesos contínuos con<br />
altos flujos de reactivos<br />
Converrtidor catalítico de automóvil:<br />
Co ve do c co de u o óv :<br />
procesa un volumen de gas de<br />
100.000 veces el volumen del reactor<br />
cada hora.
Ventajas de la catálisis heterogénea<br />
• Se pueden hacer procesos en<br />
condiciones extremas<br />
Los catalizadores puede operar de<br />
forma estable a cientos de grados<br />
centígrados y a cientos de atmósferas.<br />
atmósferas
Catalizadores sólidos<br />
Tipo de sólidos Reacciones Catalizadores<br />
Conductores<br />
Hidrogenación<br />
Deshidrogenación<br />
Hidrólisis<br />
Oxidación<br />
Semiconductores DDeshidrogenación hid ió<br />
Desulfurización<br />
Fe, Ni, Pt, Pd,<br />
Ag, Rh, Ru<br />
NiO, ZnO, MnO 22,<br />
Cr2, Cr3, MoO3, MoS2 Aislantes Deshidratación Al 2O 3, SiO 2, MgO<br />
Áid Ácidos<br />
Isomerización H H3PO PO4, H H2SO SO4,<br />
Polimerización zeolitas<br />
Craqueo q<br />
Bases Síntesis orgánicas MCM modificadas
3. <strong>Catálisis</strong> enzimática<br />
La mayoría de las reacciones que<br />
ocurren en los sistemas vivos son<br />
catalizadas por proteínas conocidas<br />
con el nombre de enzimas.<br />
Estructura<br />
cristalina de la<br />
carboxipeptidasa<br />
A.
Importancia económica de la catálisis heterogénea<br />
Crecimiento<br />
ddel l mercado d<br />
3-5 % por año<br />
Materia<br />
prima<br />
textil (fibras)<br />
Plásticos lást cos<br />
Materiales<br />
de construcción<br />
Fertilizantes, , etc<br />
Costo: 0.1 % del<br />
valor del producto<br />
Catalizadores<br />
Productos químicos<br />
y alimentos<br />
Combustibles<br />
Calefacción<br />
Transporte<br />
Potencia
Mercado global para catalizadores medioambientales y de energía:<br />
2003: $6.400 $6 400 millones<br />
2009: $13. 000 millones<br />
www.bccresearch.com/report/CHM020B.html
Obtención de Productos Químicos<br />
MMateria i prima: i<br />
Carbón<br />
Petróleo<br />
Gas natural
Livianos<br />
Ptól Petróleo<br />
Fraccionamiento<br />
Gasolina Gaso a<br />
Pesados<br />
Craqueo catalítico<br />
Livianos<br />
Reformado catalítico<br />
combustibles<br />
Propeno Eteno Butano/eno
Eteno: Propeno:<br />
•Etanol<br />
•Óxido Ó de etileno<br />
•Propionaldehído<br />
•Acetaldehído<br />
•Etilbenceno<br />
•Polyetileno<br />
•Cloruro de vinilo<br />
•Acetato de vinilo<br />
• Isopropanol<br />
•Polipropileno<br />
•Cumeno<br />
•Butiraldehído<br />
•Ácido acrílico<br />
•Acrilonitrilo
CCatalizadores t li d utilizados tili d en el l procesamiento i t<br />
del petróleo<br />
Proceso Catalizador<br />
Hidrodesulfuración Sulfuros de Mo/Al 2O 3<br />
Craqueo Al 2O 3, zeolitas<br />
Hidrocraqueo Pd/zeolitas<br />
Reformado Pt/ Al 2O 3
GGas s natural: n t l: CH CH4 CCondiciones di i rigurosas i para que reaccione: i<br />
•Reformado<br />
•Oxidación<br />
•combinación<br />
Se utiliza en la síntesis<br />
AAmoníaco í Metanol
Reformado con vapor de agua<br />
CH CH4 +HO + H2O CO +3H + 3H2 • Hornos tubulares<br />
• Catalizadores de Pt/Al2O3, Ni/Al2O3 • Temperatura de 1000 K<br />
Reformado seco<br />
CH 4 +CO + CO 2<br />
2CO+2H 2 CO + 2 H 2<br />
•Catalizadores de Rh, Pt soportados<br />
• Temperatura de 800 K
Productos del reformado<br />
CO, CO2, H2 Síntesis de metanol<br />
CO + 2H 2 CH 3OH<br />
Catalizadores de Cu, 520 K, 50 atm
MTBE<br />
Hidrocarburos<br />
+isobuteno<br />
Resinas i de d<br />
zeolitas<br />
intercambio iónico CH3OH +CO<br />
Rh o Ir<br />
Formaldehído<br />
Ag/Al Ag/Al2O 2O 3<br />
o<br />
FeMoO 4<br />
ÁÁcido<br />
acético<br />
+ácidos carboxílicos<br />
Catalizadores ácidos<br />
Ét Ésteres
Productos del reformado<br />
CO, CO2, H2 H en n ppilas as de combustible<br />
com ust<br />
2<br />
Oxid Oxidación ión catalítica t líti d de CO
<strong>Catálisis</strong> y medio ambiente
Principales problemas medioambientales<br />
Síntoma Causa probable<br />
SSmog, contaminación i ió de d la l Utilización ili ió dde combustibles b ibl<br />
tropósfera<br />
fósiles<br />
Lluvia ácida Utilización de combustibles<br />
fósiles<br />
Calentamiento global Utilización de combustibles<br />
fósiles<br />
Agujero de ozono Emisión de cloro/fluor<br />
carbonos
Los catalizadores pueden mejorar el<br />
medioambiente<br />
Procesos a menores temperaturas y en<br />
condiciones menos drásticas<br />
Pueden aumentar la selectividad de los<br />
procesos.<br />
Eliminación de contaminantes mediante<br />
procesos catalíticos
CO 2<br />
Contaminación debida<br />
N N2O 2O<br />
CO<br />
a Fuentes móviles<br />
NO NO2 NO<br />
PAN<br />
hidrocarburos
La solución:<br />
Eliminación de los contaminantes<br />
de los gases de escape mediante la<br />
conversión catalítica.<br />
Catalizadores de tres vías<br />
Catalizadores de tres vías<br />
Eliminan CO, NOx e hidrocarburos
Monolito cerámico de<br />
cordierita<br />
Washcoat h de d All2O catalizador<br />
l d<br />
3
Catalizador de tres vías<br />
CO + ½ O CO 2<br />
2<br />
Hid Hidrocarburos b + O CO + H O<br />
2 2 2O<br />
Catalizadores de Pt
CO + NO CO + ½ N 2 2<br />
H + NO H 2 2O + ½ N 2 2 2<br />
El Rh metálico minimiza las<br />
reacciones laterales evitando la<br />
formación de N 2O.<br />
Aditivos<br />
Capacidad de almacenamiento de O2 (óxido de cerio)
Vehículos diesel:<br />
Catalizadores para p eliminar soot y<br />
partículas de sulfatos<br />
Trampa de soot<br />
oxidación<br />
catalítica<br />
Reducción<br />
catalítica<br />
de NOx V, Ni, Ca, Ce soportados.<br />
200 00<br />
ºC<br />
Gas de<br />
escape s<br />
limpio
Contaminación debida<br />
a fuentes fijas<br />
Efluentes gaseosos y líquidos
Sistema de eliminación de contaminantes<br />
Efluente<br />
contaminante<br />
Reactivos<br />
Catalizador Sensor
Ejemplos j p<br />
Eliminación de hipocloritos<br />
2 NaOCl N OCl 2NaCl 2N Cl + O 2<br />
Ni o Co<br />
Eliminación de NO x<br />
4 NH + 4 N NO + O 6 H 4 N<br />
3 2<br />
2O + 4 N2 V 2O 5 soportado
Otras aplicaciones p de catalizadores<br />
o Fertilizantes<br />
Se basan en compuestos de amoníaco<br />
Composición de<br />
los catalizadores<br />
N + 3 H 2 NH 2 2 3<br />
Fe3O4 96 %<br />
K K2OO 05% 0.5 %<br />
CuO 2 %<br />
MgO 0.2 %<br />
Al2O3 2 %<br />
0.5 %<br />
SiO 2
Otras aplicaciones p de catalizadores<br />
o Margarina<br />
La hidrogenación h drogenac ón de aceites ace tes vegetales<br />
para aumentar la saturación permite la<br />
obtención o t nc ón de margarina. margar na.<br />
Catalizadores de Ni soportados en SiO2 400 K, K 3 atm
Otras aplicaciones p de catalizadores<br />
o Muebles<br />
CH 3OH H 2CO + H 2<br />
CH 3OH + O 2<br />
H 2CO + H 2O<br />
Formaldehído resinas<br />
Esponja p j de Agg<br />
900 K<br />
Fe Fe2(MoO 2(MoO4) 4) 3<br />
650K
Otras aplicaciones p de catalizadores<br />
o Plásticos<br />
Petróleo plásticos<br />
Ziegler y Natta: premios Nobel de química<br />
Catalizador de cloruro de Ti/aluminio<br />
Centro activo:Ti
Otras aplicaciones p de catalizadores<br />
o Productos farmacéuticos y<br />
síntesis asimétrica<br />
L-limoneno: perfume a limón<br />
D-limoneno: D limoneno: perfume a naranja
Talidomida<br />
Isómero R: sedante<br />
Isómero S: teratógeno<br />
Catalizadores homogéneos<br />
Catalizadores heterogéneos<br />
complejos de Rh soportados
El futuro f t de d la l catálisis táli i<br />
• Nuevas rutas para p el proceso p del<br />
petróleo<br />
• Materias primas p alternativas<br />
• Protección medioambiental
Catalizadores l “de “ diseño”<br />
ciencia de superficie<br />
teoría<br />
ingeniería<br />
Base de datos<br />
Si Sistema t computacional t i l<br />
Catalizador<br />
economía í<br />
costos
MMaterias i primas i alternativas<br />
l i<br />
CH 4<br />
CH CH3OH OH C H<br />
H 2H<br />
2CO<br />
4
H 2O<br />
2<br />
PProducción d ió catalítica lí i d de H H2 potencia<br />
H 2 +1/2 O 2<br />
Fotocatálisis<br />
Soportes fotoactivos<br />
+<br />
Óxidos o metales
Proceso tradicional<br />
ENERGIA ENERGIA ENERGIA ENERGIA<br />
QUIMICA TERMICA MECANICA ELECTRICA<br />
Pilas de combustible<br />
ENERGIA<br />
QUÍMICA<br />
COMBUSTIBLE + AGENTE<br />
OXIDANTE<br />
ENERGIA<br />
ELECTRICA
CCeldas ld d de combustible b ibl<br />
Electrodos porosos catalíticos
Pila de hidrógeno<br />
En el material catalíticamente activo del ánodo oxida al<br />
hidrógeno cediendo electrones electrones.<br />
2H 2 +4OH - → 4H 2O+4e -<br />
2 2<br />
Estos electrones circulan por el circuito externo hacia<br />
el cátodo cátodo.<br />
En el cátodo se reduce el oxígeno g con incorporación p<br />
de los electrones cedidos por el ánodo.<br />
O O2 + 2H 2H2 O + 44e 4OH<br />
- 4OH- El electrolito transporta los iones iones OH — formados en el<br />
p<br />
electrodo de oxígeno, hacia el ánodo por el interior de la pila.
Catalizadores utilizados:<br />
Carburo de volframio, f m , fosfuro f f de cobalto<br />
(CoP3 ) y disulfuro de molibdeno.<br />
Níquel Raney y Ag Raney con carbonilo de<br />
Ni.
C<strong>Catálisis</strong> tálisis y nanopartículas tí l s<br />
En el Sciencedirect aparecen 10 10,374 374 articulos<br />
para: catalysis and nanoparticles.<br />
Nanopartículas: 1-1000 nm<br />
Propiedades que dependen del tamaño:<br />
semiconductoras<br />
magnetismo y supermagnetismo<br />
Las nanopartículas tienen una alta<br />
relación superficie volumen
1) Catalizadores Catalizadores, preparación y<br />
caracterización.<br />
• Introducción<br />
• PPreparación ó dde catalizadores l d<br />
• Caracterización de catalizadores<br />
•Cinética de reacciones catalíticas
Caracterización de catalizadores<br />
• Técnicas empleadas para catalizadores<br />
• Técnicas é TP<br />
•Microscopía electrónica<br />
• DRX D<br />
• Espectroscopías FTIR FTIR, XPS
Un catalizador heterogéneo es un<br />
material complejo<br />
a ( a ) que planos?<br />
( b ) interaccionesM interaccionesM-S S ?<br />
c ( c ) sitios dobles?<br />
Determinar la<br />
naturaleza del<br />
sitio activo es<br />
complicado
Características relevantes en un catalizador<br />
Tamaño<br />
Fases<br />
Composición<br />
Distribución<br />
Dispersión<br />
Comp. Sup.<br />
CCoordinación, di ió valencia l i<br />
Reactividad<br />
Estructura<br />
Acidez<br />
Textura
Caracterización ó de un catalizador heterogéneo é<br />
Medida de las propiedades físicas y químicas:<br />
•Composición química del bulk y la superficie<br />
•Estructura<br />
•Propiedades químicas superficiales<br />
•Propiedades de los agregados de partículas<br />
•Propiedades catalíticas
Triángulo g de diseño de un catalizador<br />
Estructura<br />
fí física i y<br />
química<br />
Diseño científico<br />
Síntesis y<br />
PPropiedades i d d<br />
tratamiento<br />
catalíticas<br />
Prueba y error
Caracterización de catalizadores<br />
calor<br />
iones<br />
catalizador<br />
fotones<br />
electrones<br />
Té Técnicas: i<br />
IR XPS, UPS<br />
Técnicas TP TEM, SEM XRD, LEED
Caracterización de catalizadores<br />
Porcentaje de artículos en Applied Catalysis,<br />
Catalysis Letters y Journal of Catalysis entre 2000 y<br />
2006 que mencionan i estas st s té técnicas.<br />
i s
Caracterización de catalizadores
Caracterización de catalizadores
Caracterización de catalizadores
¿Qué elementos y qué fases<br />
están presentes?<br />
p<br />
ICPMS (inductively coupled plasma mass<br />
spectroscopy), Absorción Atómica<br />
XPS, Auge (superficial)<br />
Fluorescencia de rayos X<br />
DRX<br />
Microscopías
Determinación del tamaño de<br />
SEM, TEM.<br />
partícula<br />
Dispersión de luz estática (Static light-<br />
scattering) por encima de 1 m m<br />
Dispersión de luz dinámica (Dinamic lightscattering)<br />
desde poco nanómetros.<br />
Técnica Coulter (medida de la conductividad)
Determinación del área<br />
superficial y distribución del<br />
tamaño de poros<br />
Adsorción de nitrógeno g a 77 K. (BET). ( )<br />
Porosimetría de mercurio.<br />
Termoporosimetría (suspensiones en<br />
p ( p<br />
agua)
Determinación de la superficie<br />
activa i o sitios i i activos i<br />
Adsorción selectiva en los sitios activos:<br />
quimisorción de hidrógeno hidrógeno, oxígeno oxígeno,<br />
monóxido de carbono. Métodos estáticos y<br />
dinámicos dinámicos.
Dispersión del componente<br />
activo en el soporte p<br />
Quimisorción<br />
DRX (tamaño de cristalita)<br />
XPS (relación de intensidades)<br />
Microscopías electrónicas
Determinación del estado de<br />
oxidación<br />
Reducción a temperatura programada<br />
Termogravimetría<br />
Determinación de la saturación magnética
Determinación de la acidez<br />
Adsorción de amoníaco, piridina, etc.<br />
+FTIR permite diferenciar entre<br />
sitios lewis y Brönsted Brönsted.
Caracterización de Catalizadores<br />
• Técnicas de análisis a temperatura programada<br />
• Termogravimetría (TGA)<br />
• CCalorimetría l í diferencial d f l de d barrido b d (D (DSC) C)<br />
• Reducción a temperatura programada (TPR)<br />
• Oxidación a temperatura programada (TPO)<br />
• Desorción a temperatura programada (TPD)<br />
•Difracción de rayos X<br />
•Microscopías Mi í electrónicas l ó i (TEM (TEM; SEM)<br />
•FTIR<br />
•XPS<br />
• Adsorción, Quimisorción
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