Resumen de Una aproximación vibracional al estudio in situ de los procesos de síntesis de tamices moleculares obtención de sílice mesoporosa y de aluminosilicatos mesoporosos a partir de precursores de zeolitas

María Teresa Sánchez Muñoz

• 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Zeolitas 7 1.1.1. Estructura 8 1.1.2. Síntesis 12 1.1.2.1. Síntesis en medio básico (OH-) 16 1.1.2.2. Síntesis en medio fluoruro (F-) 16 1.1.3. Aplicaciones de las zeolitas 17 1.2 Silicatos y aluminosilicatos mesoporosos ordenados 21 1.2.1. Surfactantes 22 1.2.2. Síntesis 25 1.2.3. Estructura 27 1.2.4. Aplicaciones 29 1.3 Mecanismos de síntesis de tamices moleculares 1.3.1. Procesos sol-gel de síntesis de silicatos 34 1.3.1.1. Mecanismos de reacción en medio básico 34 1.3.1.2. Mecanismos de reacción en medio ácido 36 1.3.2. Técnicas in situ para el estudio de mecanismos de síntesis de zeolitas y aluminosilicatos mesoestructurados 39 1.3.2.1. Difracción, dispersión y adsorción de rayos X 40 1.3.2.2. Resonancia magnética nuclear 41 1.3.2.3. Calorimetría 42 1.3.2.4. Espectroscopía FTIR-ATR 42 2. OBJETIVOS 53 3. EXPERIMENTAL 59 3.1. Reactivos empleados 59 3.2. Estudios in situ por espectroscopía FTIR 60 3.2.1. Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) 60 3.2.2. Técnica de reflexión total atenuada (ATR) 62 3.2.2.1. Principio de la técnica ATR 63 3.2.2.2. Accesorio ATR 64 3.2.2.3. Materiales utilizados como IRE 65 3.2.3. Celda FTIR-ATR 66 3.2.4. Hidrólisis y condensación de tetraetilortosilicato en disolución acuosa 68 3.2.4.1. Reacción en medio básico 68 3.2.4.2. Reacción en medio ácido 69 a) Hidrólisis y condensación del tetraetilortosilicato catalizado por HCl 69 b) Hidrólisis y condensación del tetraetilortosilicato catalizado por HNO3 69 3.2.5. Síntesis de sílice MCM-41"70 3.2.5.1. Sistema tetraetilortosilicato-bromuro de cetiltrimetilamonio 70 3.2.5.2. Sistema sílice coloidal-bromuro de cetiltrimetilamonio 70 3.2.6. Síntesis de sílice SBA-15 71 3.2.6.1. Caracterización de Pluronic PE10400 en disolución acuosa 71 3.2.6.2. Sistema tetraetilortosilicato-Pluronic PE10400 72 3.2.7. Síntesis de precursores de zeolita ZSM-5 coloidal 73 3.3. Síntesis de aluminosilicatos mesoporosos ordenados a partir de precursores de zeolita 73 3.3.1. Síntesis en medio básico 74 3.3.2. Síntesis en medio ácido 75 3.3.2.1. Síntesis de aluminosilicatos mesoestructurados a partir de geles de zeolita Beta 76 3.3.2.2. Síntesis de aluminosilicatos a partir de geles de zeolita ZSM-5 76 3.3.3. Calcinación 77 3.4. Técnicas de caracterización 78 3.4.1. Análisis elemental (ICP-OES) 78 3.4.2. Difracción de rayos X 79 3.4.3. Adsorción de nitrógeno 81 3.4.4. Análisis termogravimétrico 83 3.4.5. Análisis estructural por espectroscopía FTIR 84 3.4.6. Determinación de la acidez por espectroscopía FTIR 85 3.4.6.1. Adsorción de piridina 86 3.4.6.2. Adsorción de propeno, CO y NH3 86 a) Adsorción de propeno 87 b) Adsorción de NH3 88 c) Adsorción de CO 89 3.4.7. Dispersión dinámica de luz (DLS) 89 3.4.8. Microscopía electrónica de barrido (SEM) 91 3.5. Preparación de catalizadores de Pt-soportados 3.6. Ensayos de actividad catalítica 92 3.6.1. Isomerización de m-xileno 93 3.6.2. Hidroisomerización de n-hexano 95 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 103 4.1. Sílice mesoporosa 103 4.1.1. Hidrólisis y condensación de tetraetilortosilicato en disolución acuosa 104 4.1.1.1. Reacción en medio básico 105 4.1.1.2. Reacción en medio ácido 109 4.1.2. Síntesis de sílice MCM-41 112 4.1.2.1.Sistema tetraetilortosilicato-bromuro de cetiltrimetilamonio 112 4.1.2.2.Sistema sílice coloidal-bromuro de cetiltrimetilamonio 119 4.1.3. Síntesis de sílice SBA-15 125 4.1.3.1.Caracterización de pluronic PE10400 en disolución acuosa 126 4.1.3.2.Sistema tetraetilortosilicato- pluronic PE10400 131 4.2. Aluminosilicatos mesoporosos 137 4.2.1. Uso de precursores de zeolita ZSM-5 en medio básico 138 4.2.1.1. Síntesis 138 4.2.1.2. Caracterización estructural y textural de los aluminosilicatos 140 4.2.1.3. Determinación de las propiedades ácidas a) Adsorción de piridina 147 b) Caracterización de grupos hidroxilo 150 c) Adsorción de propeno 151 d) Adsorción de CO 154 e) Adsorción de NH3 156 4.2.1.4. Caracterización de las disoluciones precursoras 167 a) FTIR-ATR 167 b) DLS 172 4.2.1.5. Actividad catalítica 174 a) Isomerización de m-xileno 174 b) Hidroisomerización de n-hexano 176 4.2.2. Uso de precursores de zeolita en medio fluoruro 4.2.2.1. Uso de precursores de zeolita Beta 179 a) Síntesis 179 b) Caracterización estructural y textural de los aluminosilicatos 182 4.2.2.2. Uso de precursores de zeolita ZSM-5 186 a) Síntesis 186 b) Caracterización estructural y textural de los aluminosilicatos 189