Soportes de catalizador de metales nanoporosos
La reacción de FT (hidrogenación de monóxido de carbono (CO)) tiene lugar sobre catalizadores de cobalto (Co) o hierro (Fe), pero las altas temperaturas y presiones producen interacciones con los soportes de catalizador que tienden a provocar la desactivación irreversible de los catalizadores. Un equipo de científicos investigó el uso de soportes de catalizador de SiC poroso en la síntesis de FT en el marco del proyecto financiado por la Unión Europea «Porous silicon carbide as a support for Co metal nanoparticles in Fischer–Tropsch synthesis» (SICCATALYSIS). El SiC es conocido por su alta conductividad térmica, estabilidad mecánica e inactividad. Gracias a estas propiedades el SiC es una muy buena opción como soporte de catalizador en reacciones a temperaturas elevadas. Por su alta conductividad térmica, el SiC poroso evita el sobrecalentamiento de metales y la sinterización de compuestos activos. La naturaleza porosa permite la integración de nanopartículas de Co alcanzando una mayor actividad y selectividad por unidad de masa de catalizador en comparación con los soportes no porosos. El equipo de investigadores utilizó dos métodos diferentes para obtener SiC poroso bien ordenado mesoestructurado y con una gran área de superficie. El grabado electroquímico de una oblea policristalina de cristal de SiC permitió alcanzar las características del poro, el área de superficie y la estabilidad a temperaturas elevadas deseadas. Se aplicó un método de síntesis con técnicas de nanofundición que incluyó la impregnación de los poros de una matriz de dióxido de silicio (SiO2) con policarbosilano. Tras esto se recocieron los materiales a temperaturas muy altas y se eliminó el SiO2 de los poros de SiC. También se utilizaron dos métodos diferentes para integrar el SiC poroso con Co para los estudios de la reacción de FT: una técnica de inyección caliente y una técnica de precipitación lenta. Se transfirieron muestras pasivadas de Co/SiC poroso a un reactor de alta presión para estudiar la actividad catalítica en la reacción de síntesis de FT. Curiosamente, los investigadores observaron un aumento importante en la selectividad por el C2+ y una menor producción de metano. El resultado sugiere que el metano se forma por hidrogenación del carbono de superficie tras la disociación del CO, mientras que en el proceso de extensión de la cadena opera otro mecanismo. Actualmente, el equipo de trabajo estudia la formación de alcoholes de cadena larga por síntesis de FT por la mezcla del Co y el cobre. Es importante la aplicación de estos alcoholes en plastificantes, lubricantes y detergentes, entre otros productos. La información obtenida con SICCATALYSIS permite comprender el uso del SiC poroso en estructuras bien definidas como un soporte mesoporoso para nanopartículas metálicas en reacciones catalíticas muy exotérmicas.
Palabras clave
Soportes de catalizadores, Fischer-Tropsch, cobalto, carburo de silicio, poroso
