Síntesis, caracterización y actividad catalítica de zeolitas de tamaño de poro medio en la reacción de reducción de NOx

Abstract

[ES] El trabajo trata sobre la eliminación catalítica de los NOx que son los responsables de la contaminación por smog fotoquímico y que contribuyen a la producción de la lluvia ácida. Estos contaminantes provienen principalmente de las emisiones de los automóviles y la falta de un sistema adecuado para su eliminación, constituye un importante obstáculo para el desarrollo de nuevos motores de combustión. En el proyecto se va a estudiar la actividad de nuevos materiales catalíticos que permitan la reducción catalítica selectiva de los NOx en un amplio intervalo de temperaturas, bajo diferentes condiciones de reacción y en presencia de O2, SOx y H2O. En particular, se pretende determinar la actividad de varios catalizadores constituidos por metales de transición (no nobles) incorporados en materiales zeolíticos de tamaño de poro medio con una elevada estabilidad hidrotérmica. Estos catalizadores se utilizarán en la reacción de reducción de NOx a bajas temperaturas (100-350ºC). Para ello, en primer lugar se sintetizarán varias zeolitas de tamaño de poro medio que, en concreto, serán las siguientes: ¿ ZSM-5: Esta zeolita está constituida por un sistema tridimensional de canales constituidos por anillos de 10 tetraedros y ha sido previamente utlizada con éxito como catalizador en la reacción que se pretende investigar en este trabajo. Por tanto, este material servirá como referencia para comparar el resto de zeolitas estudiadas. ¿ ZSM-11: También está constituida por un sistema tridimensional de canales constituidos por anillos de 10 tetraedros y es una estructura relacionada con la ZSM-5. Sin embargo, hasta el momento no se ha empleado como catalizador en la la reacción de reducción de NOx, por lo que será interesante ver su comportamiento y compararlo con ZSM-5. ¿ ITQ-13: Esta zeolita está constituida por un sistema tridimensional de canales, dos de ellos constituidos por anillos de 10 tetraedros y el tercero por anillos de 9. El empleo de esta zeolita como catalizador en la reacción de reducción de NOx tampoco se ha descrito en la literatrura por lo que su estudio también es de gran interés. Una vez sintetizados los materiales, se procederá a la incorporación de metales de transición que serán los centros activos de los catalizadores. En principio, se incorporarán Cu y Co mediante el procedimiento de intercambio iónico de los cationes de compensación de carga presentes en las zeolitas (Na+ y H+). A continuación se llevará a cabo la caracterización de los catalizadores empleando distintas técnicas, tales como difracción de rayos X, análisis químico por ICP, espectroscopia infrarroja, microscopía electrónica, adsorción de N2 para la determinación del área superficial y volumen de poro, etc. Por último, se llevarán a cabo los ensayos catalíticos empleando los catalizadores preparados en la reacción de reducción de NOx con el fin de determinar que catalizador es el óptimo, cuales son las condiciones adecuadas para su funcionamiento y cual es su selectividad y estabilidad hidrotérmica. Estos resultados se correlacionarán con los obtenidos al caracterizar las muestras para determinar las características que debe tener un material para ser un catalizador activo en este tipo de reacciones.