Estudio de la síntesis de materiales B-MCM-41 mediante el procedimiento sol-gel

Abstract

El presente proyecto corresponde a la línea de investigación que se realiza en el grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos sobre la síntesis y caracterización de materiales mesoporosos. Debido al elevado interés de sus aplicaciones como tamices moleculares, adsorbentes, catalizadores o soportes para los mismos, proporcionando una elevada área superficial, el estudio de los materiales mesoporosos de tipo MCM-41 se encuentra en pleno desarrollo. El problema de estos materiales puramente silíceos es que presentan una baja acidez y, por tanto, no son activos en reacciones de catálisis ácida. La incorporación de heteroátomos (por ejemplo Al) en la estructura MCM-41 ha demostrado que modifica la actividad catalítica porque proporciona mejores propiedades ácidas. Así, el presente trabajo se centra en la incorporación de boro en la estructura del material MCM-41 mediante uno de los procedimientos de síntesis directa, el método sol-gel. Este procedimiento se recoge en la literatura para la incorporación de Al-MCM-41 proporcionando un material con un comportamiento muy interesante en algunas reacciones como oligomerización frente a los materiales sintetizados por el procedimiento hidrotérmico. Por tanto, el objetivo fundamental del presente trabajo consiste en estudiar las condiciones de síntesis del material B-MCM-41 para conseguir un sólido con un alto porcentaje de boro en su composición, así como un determinado grado de ordenamiento en su estructura. Las primeras variables de síntesis estudiadas han sido la fuente de boro usada, para la incorporación de éste en la estructura, obteniéndose el mejor resultado con el ácido bórico concentrado entre otras dos fuentes estudiadas, y la influencia del pH final de condensación, resultando como mejor valor pH de cinco. Fijando estas dos condiciones como las más favorables, a continuación, se realizó el estudio de pH inicial en la etapa de hidrólisis, el tiempo y la temperatura de la etapa de envejecimiento, siendo las más satisfactorias las condiciones de pH cero, tiempo de 75 minutos y temperatura de 20ºC respectivamente. Por último, sobre un sólido obtenido tras condensación a 70ºC hasta sequedad, se ha realizado el estudio de la influencia del tipo de eliminación del surfactante, comparando entre extracción con etanol y calcinación a 550ºC, y obteniéndose unos resultados más interesantes en la extracción, ya que permite conseguir el material con mayor incorporación del boro a la estructura MCM-41.