Materiales zeolíticos de elevada accesibilidadpropiedades catalíticas en reacciones de química fina

Resumen

En este trabajo se han sintetizado y caracterizado materiales zeolíticos de elevada accesibilidad, en los cuales se intenta introducir mesoporosidad en las zeolitas, o carácter cristalino-zeolítico en los materiales mesoporosos ordenados, con objetivo de conseguir propiedades texturales adecuadas para su aplicación en reacciones que involucren moléculas voluminosas y que requieran determinado grado de acidez. Se han empleado zeolitas de porosidad jerarquizada, sintetizadas mediante cristalización de núcleos silanizados, así como materiales híbridos zeolíticos-mesoporosos ordenados, sintetizados mediante ensamblaje de unidades protozolíticas. Ambas estrategias de síntesis han sido desarrolladas satisfactoriamente en dos estructuras zeolíticas diferentes (MFI y BEA). Las zeolitas de porosidad jerarquizada contienen un doble sistema poros, uno asociado a los microporos puramente zeolíticos (~0,55nm), y otro relacionado con microporos de mayor tamaño (supermicroporos entre 1-2nm) y mesoporos (2-50nm), obteniéndose valores de superficie BET y externa a los microporos más elevados que los que presentan las zeolitas de referencia. Los materiales híbridos zeolítico-mesoporosos presentan una estructura mesoporosa similar a la de los materiales AI-MCM-41, y sus átomos de aluminio poseen una mayor homogeneidad que en el material mesoestructurado de referencia. Por ello, en los materiales híbridos se genera un mayor número de centros ácidos y de fortaleza superior a los mostrados por el material AI-MCM-41. Estos materiales se han empleado como catalizadores en reacciones de acilación de sustratos de diferentes tamaños (aniso. Y 2-metoxinaftaleno) como en reacciones de isomerización de epóxidos, lineales terminales (1-2-epoxioctano), como cíclicos (óxido de isoforona) y ramificados (2-metil-2,3-epoxibutano), para poder evaluar el papel que desempeña la mejora de las propiedades texturales en las conversiones y selectividades alcanzadas, respecto a los materiales de referencia. Así mismo, se ha llevado a cabo un estudio de la acidez de los materiales mediante absorción de piridina (moléculas sonda) y posterior análisis por espectroscopia infrarroja (FTIR), obsevándose como las zeolitas de porosidad jerarquizada presentan una modificación de la acidez respecto a sus referencias ya que se provoca un aumento de la acidez tipo Lewis y una disminución de la acidez tipo Brönsted. En el caso de los materiales híbridos presentan mayores valores de acidez tanto del tipo Lewis como Brönsted que el material AI-MCM-41. Se ha confirmado que ambas reacciones, el empleo de zeolitas de porosidad jerarquizada vence los problemas difusionales que presentan las zeolitas convencionales así como se mejoran las selectividades obtenidas hacia los productos de interés. Igualmente, los materiales híbridos registraron mayores rendimientos hacia los productos de interés ya posean una mayor cantidad de centros Lewis y Brönsted accesibles, así como una mayor fortaleza de los mismos respecto al material mesoporoso de referencia