Informe de investigador

Informe científico de investigador: Bengoa, José Fernando (2012-2014)

Resumen

En el período he trabajado en tres áreas interrelacionadas del conocimiento: la catálisis heterogénea, la ciencia de materiales y la nanotecnología, cubriendo desde aspectos básicos (tales como el desarrollo de nuevos métodos de síntesis de nanopartículas, nanohilos, etc., junto a su caracterización estructural, magnética, etc.), hasta la búsqueda de sistemas con aplicaciones tecnológicas. En este último aspecto el estudio se focalizó en: -la preparación de catalizadores adecuados para diferentes procesos de síntesis de interés industrial dirigidos a la obtención de catalizadores “cuasi” modelo para estudiar efectos fundamentales que permitan dirigir la preparación de los catalizadores hacia sistemas mas selectivos, en especial en la síntesis de Fischer-Tropsch (SFT) –el desarrollo de sistemas en los que un óxido de Fe magnético se recubra con un sólido mesoporoso para luego amino-funcionalizar el composito resultante, de esta forma los sólidos magnéticos adsorbentes, capaces de retener iones de Cu(II), Zn(II) y Cr(VI) de matrices acuosas, podrán ser fácilmente separados de la matriz, regenerados y posteriormente re-utilizados. Se ha puesto especial énfasis en los métodos de preparación de los sólidos utilizados y en su caracterización fisicoquímica, sin descuidar en ningún momento sus posibles aplicaciones tecnológicas. A continuación se enumeran algunos de los principales resultados obtenidos. Nuestro grupo de trabajo utilizando el método modificado de Sun ha obtenido un lote de NPs de 3 nm de γ-Fe2O3 con una distribución muy estrecha de tamaños (de alrededor de 0.6 nm). Estas NPs han sido caracterizadas por medio de medidas magnéticas, TEM, DLS, espectroscopia Mössbauer, TGA etc. Posteriormente se sintetizó un sólido mesoporoso SBA-15 modificado utilizando un agente de “hinchamiento” de micela (“swelling agent”) con el propósito de aumentar su diámetro de poro para conseguir un fácil alojamiento de las NPs en el interior de los mismos. Las microfotografías TEM han permitido demostrar que fue posible alojar a las NPs dentro de los canales de la SBA-15 modificada luego de colocar el soporte en contacto con una suspensión de las NPs. Además, hemos demostrado que en este sistema es posible eliminar la cobertura de ácido oleico que rodea a las NPs y activarlo en atmósfera de H2 y de H2:CO sin producir cambios en las distribuciones de tamaños de partículas del mismo. Finalmente, el sólido resultó catalíticamente activo en la SFT, con un crecimiento limitado de cadena hidrocarbonada, una baja producción de metano y una muy elevada relación olefinas/parafinas, especialmente cuando se tiene en cuenta que no ha sido empleado ningún promotor básico. Estos resultados permiten demostrar que sería posible “diseñar a medida” catalizadores “cuasi-modelos” para ser utilizados en estudios de efectos de tamaño de cristal de especie activa en la SFT, abriendo la posibilidad de dilucidar de manera mas contundente la existencia o no de efectos de “sensibilidad a la estructura” en esta reacción. Con posterioridad a su uso en la SFT fueron caracterizados sin entrar en contacto con aire. Todos estos resultados condujeron a la elaboración de una tesis doctoral de la cual soy Co-Director titulada: “Preparación y caracterización de catalizadores “semi-modelo” de Fischer-Tropsch utilizando nanopartículas presintetizadas” cuyo autor es el Dr. Ignacio Omar Pérez De Berti defendida en marzo de 2014. En el año 2012 se inició una linea de trabajo sobre sintesis de materiales de adsorción, . Para la obtención de los materiales se utilizaron las nanopartículas descriptas anteriormente y fueron agregadas al medio de síntesis de MCM-41 logrando que las mismas queden incorporadas en su interior. Se ha trabajado en la búsqueda de MCM- 41 con morfología esférica, y una vez obtenidas las mismas han sido funcionalizadas, encontrándonos en la actualidad en las etapas iniciales de pruebas de adsorción.

Palabras clave
Fischer-Tropsch
espectroscopía Mössbauer
catalizadores de Fe
nanopartículas de Fe
mesoporosos
nanoparticulas
magnetita
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