Síntesis de Catalizadores heterogéneos y la determinacion de su actividad catalítica en el abatimiento de naftaleno y otros contaminantes producidos durante la combustión de leña

Abstract

La contaminación intradomiciliaria en Chile ocurre principalmente por la utilización de estufas y cocinas que utilizan leña. El uso de aparatos antiguos y leña húmeda conlleva a la combustión incompleta de este combustible, lo cual contribuye a la emisión de gases y partículas con efectos nocivos en la salud. El presente seminario de título se basa en la síntesis y caracterización de un grupo de catalizadores sólidos, los cuales contienen cobre y potasio como fases activas, mientras que el soporte es un conjunto tipo núcleo-carcasa de óxidos de titanio y cerio, respectivamente. Estos catalizadores son capaces de convertir varios contaminantes, principalmente naftaleno, CO y NO, en compuestos inertes. Por el método de micela inversa se sintetizaron cuatro soportes utilizando diferentes espesores de la carcasa de CeO2 y estabilizando esta fase por medio de su dopaje con samario. Además, para comprender la actividad catalítica se caracterizaron los catalizadores utilizando diversas técnicas físicas y espectroscópicas (área BET, XRD, TPR, Raman y DRIFTs). De acuerdo con los resultados, el catalizador K/Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 con 2.7 nm de espesor de la capa de CeO2, presentó la mejor actividad catalítica para la reducción de NO con CO en presencia de O2. Al adicionar naftaleno a la reacción, el catalizador Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 presentó una conversión completa de todos los contaminantes. Por otra parte, el catalizador K/Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 mostró conversión completa de CO y NO y un máximo de conversión de naftaleno de 66% a los 350 °C. Estos catalizadores, libres de metales nobles, utilizados en condiciones adecuadas, constituyen una alternativa para utilizarlos en estufas y así reducir los contaminantes en el interior de hogares.

Indoors pollution in Chile mainly occurs by the use of stoves based on the use of firewood. The use of old stoves and humid firewood lead to the incomplete combustion of this fuel, which contributes to the emission of gases and particle matter with harmful effects on health. The present thesis is based on the synthesis and characterization of a set of solid catalysts, which have copper and potassium as active phases, whereas the support is a core-shell ensemble of oxides of titanium and cerium, respectively. These catalysts are able to convert several pollutants, mainly naphthalene, CO and NO, into inert compounds. By means of the reverse micelle method, four supports were synthesized using different thicknesses of the CeO2 shell and stabilizing this phase by doping it with samarium. Additionally, in order to understand the catalytic activity, the catalysts were characterized using physical and spectroscopic techniques (BET, XRD, TPR, Raman and DRIFTs). According to the results, the K/Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 catalyst with 2.7 nm thickness of the CeO2 layer, presented the best catalytic activity for the reduction of NO with CO in the presence of O2. When adding naphthalene to the reaction, the Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 catalyst showed a complete conversion of all the pollutants. On the other hands, the K/Cu/Sm2O3CeO2@TiO2 catalyst showed complete conversion of CO and NO, as well as a maximum conversion of naphthalene of 66% at 350 °C. These catalysts, free of noble metals and used in suitable conditions, constitute a viable alternative for using them in stoves and thus, being able to reduce pollutants from home indoors. 1 1.1 Antecedentes