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PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE CATALIZADORES DE ORO SOPORTADO DE ELEVADA CARGA y ALTA DISPERSIÓN METÁLICA MEDIANTE TÉCNICAS DE IMPREGNACIÓN A HUMEDAD INCIPIENTE PARTIENDO DE ACIDO TETRACLOROAÚRICO COMO PRECURSOR.

Imagen con cambios realizados sobre la imagen original perteneciente a James St. John bajo la licencia CC BY 2.0
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DESCRIPCIÓN

A día de hoy existe un amplio consenso en que la clave para producir catalizadores de oro activos es la obtención de partículas bien dispersas en el intervalo de tamaños en torno a los pocos nanómetros. El método tradicionalmente utilizado para preparar catalizadores de metal noble soportado es el basado en la impregnación, con una disolución (típicamente acuosa) del precursor metálico (frecuentemente una sal), del material utilizado como soporte.

Existe un método alternativo que permitió la obtención de catalizadores de oro altamente disperso con base en técnicas de coprecipitación (CP), realizando una mezcla homogénea de los precursores (hidróxidos, óxidos, o sales) de oro y del componente metálico del soporte en condiciones controladas de concentración y temperatura. No obstante, este método no permite la deposición de nanoparticulas de oro sobre materiales preformados o soportes estructurados (por ejemplo, monolitos de tipo panel de abeja).Otro metodo existente es la deposición precipitación (DP), donde se favorece la deposición de especies precursoras de oro sobre un óxido metálico empleado como soporte.   Cabe señalar que los principales inconvenientes de los métodos DP eran la pérdida de una cantidad significativa de oro, e igualmente, los diseños de reactores de síntesis disponibles, sólo permitían la obtención de catalizadores en forma de polvo, esto es, no estructurados.

Con los antecedentes anteriormente indicados, la invención propone procedimiento que permite la preparación de catalizadores de oro soportado con elevada dispersión metálica y máximo aprovechamiento del contenido en oro del precursor metálico, todo ello, utilizando un método simple que se lleva a cabo a temperatura ambiente. En esencia, se trata de introducir una nueva etapa en el procedimiento habitualmente empleado para la preparación de catalizadores de metales nobles soportados diferentes del oro (Pt, Pd, Rh) por impregnación a humedad incipiente.

USO Y APLICACIONES

La invención es de aplicación en el desarrollo comercial de nuevas formas de preparar catalizadores de oro altamente disperso en forma de nanopartículas soportadas sobre materiales de diferente naturaleza química y estructural (óxidos de metales de transición y/o de elementos lantánidos, por ejemplo, óxidos de hierro,  titanio, cerio,tanto puro o en formulaciones mixtas con zirconio, etc.; sílice; alúmina; carburos;

sulfuros; metales de transición o carbón) tanto en forma de polvo como basados en soportes estructurados (por ejemplo, monolitos de tipo panel de abeja, tanto metálicos como cerámicos). Estos materiales se emplean en la actualidad para catálisis heterogénea tanto de reacciones en fase gaseosa (hidrogenación selectiva y oxidación selectiva) como en fase líquida (oxidación, hidrogenación, desoxigenación, etc.) en el ámbito de la Química fina, e igualmente, en diferentes tecnologías en el área de la Química medioambiental, así como en procesos de generación de energía utilizando hidrocarburos o compuestos orgánicos oxigenados como combustible.

VENTAJAS

  • La eficiencia de conversión del proceso químico descrito en términos de todos lo átomos involucrados y en relación con la cantidad de oro finalmente depositado en el catalizador permite alcanzar valores cercanos al 100% frente a máximos en torno al 60% característico de los métodos convencionales actualmente disponibles para el precursor de oro utilizado.
  • Este procedimiento permite obtener catalizadores de oro soportado con alta dispersión metálica (tamaño de partícula promedio inferior a 1 nm y dispersión mayor de 80%) mediante técnicas de impregnación a humedad incipiente, a temperatura ambiente, utilizando disoluciones acuosas obtenidas a partir de HAuCl4 comercial, con  las que se aprovecha hasta un 92% de su contenido de oro.

TÍTULOS DE PROPIEDAD

  • Patente de invención

AUTORES

JOSE ANTONIO PEREZ OMIL, JUAN CARLOS HERNANDEZ GARRIDO,  JOSE MANUEL GATICA CASAS, MANUEL GARCIA BASALLOTE,  DIANA GAONA SOTO, MARIA JESUS FERNANDEZ-TRUJILLO REY, ELOY DEL RIO SANCHEZ, MIGUEL ANGEL CAUQUI LOPEZ, JOSE JUAN CALVINO GAMEZ,  SERAFIN BERNAL MARQUEZ.

PALABRAS CLAVE

Nanopartículas, nanómetros, impregnación, partículas, oro, catalizadores, disperso, procedimiento, dispersión metálica, humedad, ácido.