Diseño de Catalizadores de Titanio y Organocatalizadores Heterogéneos basados en Sílices Mesoporosas y Nanopartículas Magnéticas: Optimización de Procesos Catalíticos

Abstract

ambientales asociados, hacen necesaria la optimización de recursos para un desarrollo sostenible a nivel industrial, económico y social. La catálisis, en general, y la catálisis heterogénea, en particular, juegan un papel crucial en esta optimización [1]. La implantación de procesos catalíticos está incluida como uno de los 12 puntos fundamentales de la llamada “Química Verde” o “Química Sostenible” propuesta por Anastas y Warner en su libro “Química Verde: teoría y práctica” [2]. Los procesos catalíticos están implicados en la elaboración de productos en química fina y a gran escala en todas las ramas de la industria química, en el procesado de energía y en la prevención y disminución de la polución [3]. En la actualidad, se estima que aproximadamente el 85 % de los productos de la industria química se obtienen mediante este tipo de procesos [1]. La catálisis heterogénea representa un gran avance con respecto a la catálisis homogénea, ya que la posibilidad de reutilizar los catalizadores en sucesivos ciclos catalíticos, debido a su fácil separación del medio reaccionante, aporta grandes beneficios económicos y medioambientales. Entre los diversos tipos de catalizadores heterogéneos que existen, los catalizadores soportados, compuestos por un soporte y una fase activa, destacan por su versatilidad sintética. Por ello, el diseño de catalizadores soportados es el hilo conductor de los trabajos que integran la presente Memoria de Tesis Doctoral. Los soportes elegidos fueron las sílices mesoporosas y las nanopartículas magnéticas. Las sílices mesoporosas aportan grandes ventajas al material final como estabilidad térmica, mecánica e hidrotermal. Además, permiten la modulación de las propiedades fisicoquímicas de la superficie y del centro activo, así como de la morfología de las partículas del soporte y de la forma y el tamaño de los poros de éste. Las nanopartículas con propiedades magnéticas también son un soporte catalítico interesante debido a que su pequeño tamaño permite maximizar el área de contacto entre la especie activa y el sustrato, y sus propiedades magnéticas introducen importantes mejoras en el proceso de separación del catalizador del medio reaccionante. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido la mejora de procesos catalíticos de interés industrial con fuertes implicaciones a nivel económico y social. Las reacciones escogidas fueron: las reacciones de polimerización, las reacciones de condensación de compuestos orgánicos y las reacciones de oxidación de sulfuros orgánicos.