Síntesis de nanopartículas metálicas y de zeolitas para catálisis y separación de gases

Resumen

Las nanopartículas ofrecen una serie de características muy interesantes que posibilitan su aplicación en una notable variedad de campos de un gran interés aplicado, como son el desarrollo de catalizadores eficientes para procesos de hidrogenación u oxidación selectiva y la preparación de membranas de zeolita a partir de nanocristales de zeolita. En lo referente a la preparación de catalizadores, se han preparado nanopartículas metálicas siguiendo dos procedimientos: una síntesis coloidal basada en la reducción de cationes metálicos mediante un disolvente orgánico en la que se prepararon nanopartículas tanto mono- como bimetálicas, y una síntesis electroquímica, en la que se han empleado diferentes procedimientos para la síntesis de nanopartículas. En el primer caso, los coloides sintetizados se depositaron sobre una amplia gama de soportes inorgánicos, desde materiales carbonosos con diferentes estructuras y texturas superficiales hasta cerámicos de diferente naturaleza química. Algunos de los soportes se prepararon expresamente para la síntesis de catalizadores, como los materiales mesoporosos ordenados MCM-41 y Al-MCM-41. Además se ha desarrollado una metodología novedosa para la incorporación directa de las nanopartículas preparadas en el seno de matrices mesoporosas, que hemos denominado síntesis simultánea. Los catalizadores preparados se usaron en la reacción de hidrogenación selectiva (semihidrogenación) del fenilacetileno. Las nanopartículas metálicas preparadas por métodos electroquímicos fueron sintetizadas sobre una serie de materiales carbonosos. Los electrodos cubiertos con Pt se emplearon en la oxidación electroquímica de metanol, poniendo de manifiesto la importancia de la porosidad y accesibilidad del soporte para resultar en un catalizador eficiente. Por último, el uso de nanocristales de zeolita para su uso como núcleos de crecimiento para la síntesis de membranas de zeolita A ha resultado ser una herramienta muy útil para (1) posibilitar la síntesis de una zeolita muy hidrófila sobre un soporte hidrófobo y (2) acortar de una forma muy significativa el tiempo necesario para obtener una película continua de zeolita mediante síntesis hidrotérmica. Asimismo, la técnica conocida como depósito electroforética (EPD) ha demostrado ser una metodología sencilla y muy eficiente para el depósito controlado de dichos nanocristales de zeolita, permitiendo un elevado grado de control sobre la cantidad de cristales semilla depositados con un equipamiento sumamente sencillo. Los materiales sintetizados se emplearon en el enriquecimiento de aire (separación de una mezcla de aire sintético).