{"id":132678,"date":"2015-10-01T08:01:25","date_gmt":"2015-10-01T07:01:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132678"},"modified":"2015-09-16T08:02:22","modified_gmt":"2015-09-16T07:02:22","slug":"entendiendo-catalizadores-industriales-poniendo-la-espectroscopia-operando-en-forma","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2015\/10\/01\/132678","title":{"rendered":"Entendiendo catalizadores industriales: poniendo la espectroscopia operando en forma"},"content":{"rendered":"

Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC<\/span><\/strong><\/p>\n

Los catalizadores industriales son frecuentemente s\u00f3lidos conformados, inhomog\u00e9neos, din\u00e1micos y multifuncionales. Su dise\u00f1o racional requiere una caracterizaci\u00f3n exhaustiva de los centros activos que tenga en cuenta el efecto del su entorno, de modo que las tendencias actuales en el an\u00e1lisis de los procesos heterog\u00e9neos son incrementar la resoluci\u00f3n temporal y espacial (a varios niveles y en varias direcciones) y los puntos de vista (acoplamiento de varias t\u00e9cnicas), y acercarnos lo m\u00e1s posible a condiciones de operaci\u00f3n genuinas, no alteradas por la sonda. <\/span><\/p>\n

La <\/span>metodolog\u00eda operando<\/em><\/span><\/a> se ha convertido en un valioso enfoque para entender los catalizadores y la cat\u00e1lisis heterog\u00e9nea, la piedra angular de la futura sociedad sostenible. Al combinar la caracterizaci\u00f3n espectrosc\u00f3pica del s\u00f3lido durante la reacci\u00f3n (in situ<\/em>) con la evaluaci\u00f3n simult\u00e1nea del rendimiento catal\u00edtico real mediante an\u00e1lisis de la actividad catal\u00edtica genuina permite mejorar la optimizaci\u00f3n racional de los catalizadores y el control de las variables de los procesos catal\u00edticos, siendo de utilidad tanto en el laboratorio como a escala industrial en todo tipo de aplicaciones.\u00a0Las t\u00e9cnicas espectrosc\u00f3picas pueden determinar la naturaleza, cantidad, estructura y entorno de \u00e1tomos y mol\u00e9culas analizando diferentes interacciones de la materia con la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, y por tanto son poderosas t\u00e9cnicas no destructivas y que no requieren contacto. La idea de la caracterizaci\u00f3n simult\u00e1nea del fluido y del s\u00f3lido en operaci\u00f3n fue introducida en el mundo de la investigaci\u00f3n catal\u00edtica por algunos pioneros hace varias d\u00e9cadas; el t\u00e9rmino operando<\/em> fue acu\u00f1ado en 2002 por el Dr. <\/span>Miguel \u00c1. Ba\u00f1ares<\/span><\/a>, profesor de investigaci\u00f3n del Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica (<\/span>ICP<\/span><\/a>) del CSIC, hecho que favoreci\u00f3 que la investigaci\u00f3n para el desarrollo y la aplicaci\u00f3n de c\u00e9lulas de reacci\u00f3n cada vez m\u00e1s informativas y m\u00e1s representativas de los precesos catal\u00edticos reales haya crecido exponencialmente desde entonces, al despertar el inter\u00e9s generalizado de la comunidad catal\u00edtica. <\/span><\/p>\n

Hasta ahora el enfoque operando<\/em> ha estado orientado esencialmente a lechos empaquetados de catalizadores en polvo, a pesar de que los catalizadores con forma y estructura regular se aplican cada vez m\u00e1s en muchos campos de la cat\u00e1lisis, especialmete en medio ambiente y energ\u00eda.1<\/sup>\u00a0Los monolitos poseen propiedades t\u00e9rmicas, mec\u00e1nicas y fluidodin\u00e1micas distintivas que dependen de su geometr\u00eda y de las propiedades resultantes de la interacci\u00f3n entre la fase activa, el soporte, el aglomerante y otros aditivos permanentes o temporales que hayan sido empleados en su proceso de fabricaci\u00f3n. Como consecuencia es necesario hacer un esfuerzo de caracterizaci\u00f3n de estos materiales en la forma final, ya que la caracterizaci\u00f3n en polvo puede dar resultados equ\u00edvocos. La metodolog\u00eda operando<\/em> puede proporcionar a los desarrolladores de catalizadores monol\u00edticos (o conformados en general) una herramienta para entender su comportamiento en una planta industrial a trav\u00e9s de pruebas de laboratorio cuidadosamente dise\u00f1adas con relaciones espacio-temporales representativas.\u00a0Aplicada a escala industrial puede detectar problemas de funcionamiento o predecir fen\u00f3menos de desactivaci\u00f3n antes de que la calidad del producto se vea afectada, optimizando as\u00ed el control de calidad y reduciendo el desperdicio de material, y podr\u00eda convertirse una nueva\u00a0tecnolog\u00eda anal\u00edtica de proceso (<\/span>PAT<\/span><\/a> por sus siglas en ingl\u00e9s).<\/span><\/p>\n

El grupo de Espectroscopia y Cat\u00e1lisis industrial (<\/span>SpeICat<\/span><\/a>) del ICP-CSIC, con amplia experiencia en la metodolog\u00eda operando<\/em> y en el desarrollo de catalizadores monol\u00edticos, en colaboraci\u00f3n con el Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (<\/span>LCS<\/span><\/a>) de la ENSI de Caen, ha estado desarrollando en los \u00faltimos a\u00f1os nuevas celdas de reacci\u00f3n para expandir el enfoque operando<\/em> a la caracterizaci\u00f3n de monolitos por espectroscopia vibracional durante su funcionamiento como catalizadores.\u00a0En 2012 desarroll\u00f3 una celda que permite caracterizar monolitos por FT-IR en transmisi\u00f3n,2<\/sup> como se muestra en la figura 1, y en un <\/span>art\u00edculo reci\u00e9n publicado<\/span><\/a> en la revista Catalysis Science & Technology<\/em>3<\/sup> presenta un reactor monol\u00edtico monitorizado por microscop\u00eda Raman, en lo que son los primeros intentos de estudios operando<\/em> de monolitos mediante espectroscopia vibracional. La espectroscopia vibracional proporciona informacion molecular: la <\/span>espectroscopia infrarroja<\/span><\/a> (IR) es esencialmente sensible a vibraciones que impliquen un cambio en el momento dipolar (modos asim\u00e9tricos), y la <\/span>espectroscopia Raman<\/span><\/a>,<\/span><\/span> a vibraciones que impliquen un cambio en la polarizaci\u00f3n (modos sim\u00e9tricos). En consecuencia, para catalizadores tipo \u00f3xido soportado, la primera se emplea generalmente para estudiar especies adsorbidas e hidroxilos superficiales mientras que la segunda se emplea para principalmente para estudiar el propio catalizador.<\/span><\/p>\n

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Figura 1.<\/strong> Reactores para estudios operando<\/em> con espectroscopia vibracional. <\/span><\/p>\n

Bibliograf\u00eda:<\/span><\/strong><\/p>\n

1.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Avila, P.; Montes, M.; Miro, E. E., Monolithic reactors for environmental applications: A review on preparation technologies. Chem. Eng. J. <\/em>2005,<\/strong> 109<\/em> (1), 11-36. doi: <\/span>10.1016\/j.cej.2005.02.025<\/span><\/a><\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Rasmussen, S. B.; Banares, M. A.; Bazin, P.; Due-Hansen, J.; Avila, P.; Daturi, M., Monitoring catalysts at work in their final form: spectroscopic investigations on a monolithic catalyst. Phys. Chem. Chem. Phys. <\/em>2012,<\/strong> 14<\/em> (7), 2171-7.\u00a0 doi: <\/span>10.1039\/c1cp22629k<\/span><\/a>\u00a0 <\/span><\/p>\n

3.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Rasmussen, S. B.; L\u00f3pez-Medina, R.; Portela, R.; Mikolajska, E.; Daturi, M.; Avila, P.; Banares, M. A., Shaping up operando spectroscopy: Raman characterization of a working honeycomb monolith. Catal. Sci. Technol. <\/em>2015<\/strong>. doi: <\/span>10.1039\/C5CY01375E<\/span><\/a><\/p>\n

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Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC Los catalizadores industriales son frecuentemente s\u00f3lidos conformados, inhomog\u00e9neos, din\u00e1micos y multifuncionales. Su dise\u00f1o racional requiere una caracterizaci\u00f3n exhaustiva de los centros activos que tenga en cuenta el efecto del su entorno, de modo que las tendencias actuales en el an\u00e1lisis de los procesos heterog\u00e9neos son incrementar la resoluci\u00f3n temporal y espacial (a varios niveles y en varias direcciones) y los puntos de vista (acoplamiento de varias t\u00e9cnicas), y acercarnos lo m\u00e1s posible a condiciones de operaci\u00f3n genuinas, no alteradas por la sonda. La metodolog\u00eda operando se ha convertido en un valioso enfoque para entender los catalizadores\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132678"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132678"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132678\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132684,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132678\/revisions\/132684"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132678"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132678"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132678"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}