Requerimientos físico-químicos y estructurales en catalizadores avanzados para la conversión de gas de síntesis

Abstract

La presente tesis doctoral emplea herramientas de síntesis y caracterización de catalizadores metálicos nanoparticulados modelo, con el objetivo de elucidar la influencia de varias características estructurales y físico-químicas relevantes y sentar las bases para el diseño de nuevas generaciones de catalizadores avanzados para las rutas catalíticas de conversión de gas de síntesis. Por un lado, el diseño y la síntesis de catalizadores de Co monodispersos, empleando coloides metálicos y soportes nanométricos, en combinación con espectroscopias in situ y operando, ha permitido relacionar la sensibilidad a la estructura no clásica de la síntesis de Fischer-Tropsch (SFT) con modificaciones morfológicas y electrónicas de las nanopartículas de Co durante la catálisis, en función del tamaño de nanopartícula. Por otro lado, este trabajo esclarece la influencia de la historia térmica de los catalizadores de Co, desde los tratamientos más tempranos, en la topología metálica superficial del catalizador activado final y sus consecuencias en la actividad catalítica intrínseca. Adicionalmente, en base al conocimiento adquirido, se ha optimizado la estructura porosa de los catalizadores de Co para la SFT mediante un diseño racional de los soportes catalíticos. De este modo, se ha demostrado que estructuras porosas bimodales macro-mesoporosas así como soportes mesoestructurados con poros uniformes y de longitud reducida dan lugar a catalizadores de actividad mejorada y elevada selectividad a destilados medios. Finalmente, el empleo de soportes sintetizados mediante técnicas de deposición de óxidos capa-por-capa ha permitido sintetizar una serie de catalizadores de Rh promovidos y estudiar su comportamiento en la síntesis selectiva de compuestos oxigenados. Esta tesis presenta, por primera vez, una interpretación general para el papel de los promotores en este sistema.