UTN- FRC -Producción Académica de Investigación y Desarrollo - Artículos
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Item Vanadium oxide supported on mesoporous SBA-15 modified with AI and Ga as a highly active catalyst in the ODS of DBT.(Universidad Tecnológica Nacional., 2017) Rivoira , Lorena Paola; Martínez , María Laura; Anunziata , Oscar Alfredo; Beltramone, Andrea Raquel; Beltramone, Andrea Raquel; Anunziata , Oscar Alfredo; Martínez , María LauraVanadium oxides supported on mesoporous SBA-15 catalysts with different vanadium loadings were studied in the oxidative desulfurization (ODS) of dibenzothiophene as a model sulfur compound. The catalytic activity was improved when SBA-15 framework was modified by adding Al and Ga. Structural and textural characterization of the catalysts were performed by means of XRD, N2 adsorption, UVeVis eDRS, XPS, NMR, TEM, Raman, TPR and Py-FTIR. UVeViseDRS and Raman demonstrated that highly dispersed vanadium VO—3 species are responsible for the high activity in the sulfur removal. The Ga modified support with an intermediate V/Si ratio of 1/30 was the most active catalyst for ODS of DBT, using hydrogen peroxide as oxidant and acetonitrile as solvent. 100% of DBT elimination was attained at a short time in mild conditions. Gallium and aluminum incorporation into the support modified suc cessfully the nature of the SBA-15 surface by generating Bronsted and Lewis acidity. The interaction between the acid sites with the active vanadium sites improved the activity of the catalysts. The high dispersion depended on the vanadium loading and on the nature of the support. The more acidic support allowed better dispersion of the vanadium species due to stronger interaction metal-support. The reusability of the catalysts indicates that vanadium oxide supported on mesoporous SBA-15 modified with Ga and Al are potential catalysts for the ODS of dibenzothiophene.Item Óxidos de vanadio y titanio soportados sobre CMK-3 como un nuevo catalizador para la desulfuración oxidativa de DBT.(Universidad Tecnológica Nacional., 2016) Beltramone , Andrea Raquel; Anunziata , Oscar Alfredo; Gómez Costa , Marcos Bruno; Falcón , Horacio; Juárez , Juliana Maria; Rivoira , Lorena Paola; Rivoira , Lorena Paola; Juárez , Juliana Maria; Anunziata , Oscar AlfredoEn el presente trabajo se estudiaron catalizadores de vanadio soportados sobre el carbón mesoporosos CMK 3 con diferentes contenidos de Vanadio (1-7 % p/p) en la desulfurización oxidativa de dibenzotiofeno (DBT) como modelo de compuestos sulfurados. La actividad catalítica se comparó con catalizadores de Titanio soportados en CMK-3. Las propiedades estructurales y texturales de los catalizadores se analizaron mediante estudios de adsorción de N2, XRD, UV-Vis-DRS y TEM. Tanto la dispersión como la actividad catalítica dependen fuertemente del contenido de vanadio. La muestra que contiene el 7% p/p de Vanadio es el catalizador con mejor actividad catalítica para la reacción de ODS de DBT utilizando peróxido de hidrógeno ((H2O2) como oxidante y acetonitrilo como solvente. El 100% de la eliminación de DBT se alcanzó a corto plazo en condiciones suaves. El carbon mesoporoso CMK-3 con una alta área superficial y gran volumen de poros promueve el anclaje del metal en la red de carbono, lo que permite alcanzar una alta distribución de sitios activos y nanoclusters más estables. La reutilización del catalizador indica que V-CMK-3 es un catalizador potencial para los ODS de dibenzotiofeno.Item Probing the Catalytic Activity of Sulfate-Derived Pristine and Post-Teatred Porous TiO2(101) Anatase Mesocrystals by the Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophenes.(Universidad Tecnológica Nacional., 2017) Rivoira , Lorena Paola; Martínez , María Laura; Falcón , Horacio; Beltramone , Andrea Raquel; Campos , Martín José; Fierro , José; Tartaj , Pedro; Martínez , María LauraMesocrystals (basically nanostructures showing alignment of nanocrystals well beyond crystal size) are attracting considerable attention for modeling and optimiza tion of functionalities. However, for surface-driven applications (heterogeneous catalysis), only those mesocrystals with excellent textural properties are expected to fulfill their potential. This is especially true for oxidative desulfuration of dibenzothiophenes (hard to desulfurize organosulfur com pounds found in fossil fuels). Here, we probe the catalytic activity of anatases for the oxidative desulfuration of dibenzothiophenes under atmospheric pressure and mild temperatures. Specifically, for this study, we have taken advantage of the high stability of the (101) anatase surface to obtain a variety of uniform colloidal mesocrystals (approximately 50 nm) with adequate orientational order and good textural properties (pores around 3−4 nm and surface areas around 200 m2 /g). Ultimately, this stability has allowed us to compare the catalytic activity of anatases that expose a high number of aligned single crystal-like surfaces while differing in controllable surface characteristics. Thus, we have established that the type of tetrahedral coordination observed in these anatase mesocrystals is not essential for oxidative desulfuration and that both elimination of sulfates and good textural properties significantly improve the catalytic activity. Furthermore, the most active mesocrystals have been used to model the catalytic reaction in three-(oil− solvent−catalyst) and two-phase (solvent−catalyst) systems. Thus, we have been able to observe that the transfer of DBT from the oil to the solvent phase partially limits the oxidative process and to estimate an apparent activation energy for the oxidative desulfuration reaction of approximately 40 kJ/mol in the two-phase system to avoid mass transfer limitations. Our results clearly establish that (101) anatase mesocrystals with excellent textural properties show adequate stability to withstand several post treatments without losing their initial mesocrystalline character and therefore could serve as models for catalytic processes different from the one studied hereItem Sulfur elimination by ODSwith titanium-modified SBA-16.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2015) Rivoira , Lorena Paola; Vallés , Verónica Alejandra; Ledesma , Brenda Cecilia; Martínez , María Laura; Anunziata , Oscar Alfredo; Beltramone, Andrea RaquelOver the past, oxidative desulfurization (ODS) has drawn considerable interest as a new alter-native method for deep sulfur elimination from light oils. This can be attributed to its attractive properties, including lower temperature and pressure conditions and lower operating cost than conventional hydrodesulfurization (HDS) process. Oxidation of organosulfur compounds results in the formation of sulfoxides/sulfones, highly polar and hence easily removed by both extraction into polar solvents or by adsorption. Due to their low reactivity, dibenzothiophene derivatives (DBTs) are the most refractory species to be eliminated from oils. Hence, the ODS process through which DBTs are converted to their corresponding sulfones involves great interest at present. In this work, we describe the preparation and characterization of new mesoporous catalytic materials based on Ti-containing SBA-16. We study here, the effect of the preparation method of titania-modified SBA-16 (characteristics of the active Ti and/or TiO2 species) and the effect of the different operation conditions in ODS of DBT under mild conditions in order to find the best performance. TiO2-modified mesoporous SBA-16 and titanium-substituted mesoporous SBA-16 were developed and tested in the oxidative desulfurization (ODS) of dibenzothiophene prevailing in liquid fuel. We assessed the impact exerted on performance of different reaction variables, including (nature and amount of the active catalytic species, phase system, molar ratio of oxidant H2O2 and DBT, reaction temperature, nature of the substrate and reuse of catalysts). We achieved 90% of S removal from a 0.2 wt.% dibenzothiophene solution at 60°C in less than 1 h of reaction. The best catalytic results are obtained with high exposed surface of nanometric TiO2 species of TiO2/SBA-16 sample. The activated catalyst is very active in ODS reaction and can be reused four times with no loss in activityItem Vanadium oxide supported on mesoporous SBA-15 modified with AI and Ga as a highly active catalyst in the ODS of DBT.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2017) Rivoira , Lorena Paola; Martínez , María Laura; Anunziata , Oscar Alfredo; Beltramone, Andrea Raquel; Anunziata , Oscar AlfredoVanadium pentoxide supported on mesoporous SBA-15 catalysts with different vanadium loadings were studied in the oxidative desulfurization (ODS) of dibenzothiophene as a model sulfur compound. The catalytic activity was improved when SBA-15 framework was modified with Al and Ga as heteroatom substituting Si. Structural and textural characterization of the catalysts were performed by means of XRD, N2 adsorption, UV–Vis–DRS, XPS, NMR, TEM, Raman, TPR and Py-FTIR. UV–Vis– DRS and Raman demonstrated that highly dispersed vanadium pentoxide crystallites are responsible for the high activity in the sulfur removal. The high dispersion depends on the vanadium loading and on the nature of the support. The more acidic support allowed better dispersion of the vanadium species. The Ga modified support with an intermediate V/Si ratio of 1/30 was the most active catalyst for ODS of DBT, using hydrogen peroxide (H2O2) as oxidant and acetonitrile as solvent. 100% of DBT elimination was attained at aItem Iron modified mesoporous materials as catalysts for ODS of sulfur compounds.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2018) Rivoira , Lorena Paola; Juárez , Juliana María; Martínez , María Laura; Beltramone, Andrea Raquel; Martínez , María; Juárez , Juliana MaríaSe aplicaron catalizadores mesoporosos modificados con Fe en la reacción de ODS de DBTs, utilizando H2O2 como oxidante y acetonitrilo como solvente. Los soportes utilizados fueron SBA-15, MCM-48, CMK-3 y CMK-1.El hierro se incorporó mediante impregnación húmeda utilizando nitrato de hierro. Los catalizadores se caracterizaron por XRD, isotermas de N2, TEM, XPS e ICP. Hemos desarrollado catalizadores con gran área específica y volumen de poro, distribución estrecha del tamaño de mesoporos y especies de hierro altamente dispersas. Se probaron los catalizadores en desulfuración oxidativa de diferentes compuestos de azufre tales como benzotiofeno (BT), dibenzotiofeno (DBT) y 4,6-dimetil dibenzotiofeno 4,6-DMDBT). El catalizador preparado con CMK-3 como soporte fue el más activo para la reacción de ODS. La buena actividad se relacionó con la elevada dispersión de óxidos de hierro, principalmente en la fase magnetita. En la oxidación de DBT y utilizando Fe-CMK-3 se estudiaron la temperatura, peróxido de hidrogeno y concentración inicial de azufre. Se determinaron las condiciones óptimas de operación. Fe-CMK-3 es un catalizador activo y estable para ser aplicado en el proceso industrial de ODS. Palabras clave: SBA-15, MCM-48, CMK-3, CMK-1, Fe.Item Experimental desing optimization of the ODS of DBT using vanadium oxide supported on mesoporous GA-SBA-15.(Univesidsad Tecnológica Nacional ., 2018) Rivoira , Lorena Paola; Cussa , jorgelina; Vallés , Verónica Alejandra; Martínez , María Laura; Beltramone , Andrea Raquel; Martínez , María Laura; Vallés , Verónica Alejandra; Cussa , jorgelinaEn el presente trabajo se utiliza el diseño experimental de superficies de respuesta (RSM) para modelar y optimizar la oxidación de dibenzotiofeno (DBT) utilizando VOx-Ga-SBA-15 como catalizador. Analizamos como influye la naturaleza del catalizador (carga de V y Ga), la relación másica substrato/catalizador y la relación molar oxidante/substrato como variables para el diseño. La respuesta analizada fue la conversión a los 15 min de reacción. Las superficies de respuesta fueron obtenidas mediante el Diseño de Box-Behnken, encontrando así la mejor combinación entre los parámetros de reacción que permita optimizar el proceso. Los mayores valores de función objetivo se obtuvieron mediante el uso de la estadística, empleando el catalizador con 4 % p/p de galio y 6 % p/p de vanadio, la relación óptima entre g DBT/g de catalizador fue 4 y la relación molar H2O2/DBT fue 5. La incorporación de galio como heteroátomo en posición tetraédrica permite el mejor anclaje de las especies activas de vanadio generando un catalizador con muy buena dispersión. El diseño de experimento sirvió para encontrar la mejor combinación entre el heteroátomo y las especies activas de vanadio con el fin de hallar el catalizador mas activo para la oxidación de DBT en las condiciones experimentales óptimas.Item Material catalítico con estructura mesoporosa conteniendo galio, adsorción y polimerización de anilina.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2018) Martínez , María Laura; Rivoira , Lorena Paola; Beltramone , Andrea Raquel; Anunziata , Oscar Alfredo; Anunziata , Oscar Alfredo; Rivoira , Lorena PaolaEn este trabajo estudiamos la polimerización de anilina sobre el galosilicato mesoporoso del tipo Ga-SBA-3. Este material fue expuesto a vapores de anilina en equilibrio para obtener hospedajes saturados. La adsorción de anilina sobre estos materiales, sintetizados en nuestro laboratorio se estudió por espectroscopia infrarroja. La adsorción de anilina fue evaluada para luego polimerizar la anilina adsorbida para generar un composite de polianilina-hospedaje y obtener composites con propiedades únicas. Composites de polianilina, obtenidos por técnicas de polimerización in-situ, fueron caracterizados por espectroscopia infrarroja (FTIR), y difracción de rayos X (XRD). Los análisis FTIR del composite polianilina/Ga-SBA-3 (PANI/Ga-SBA-3) muestra bandas características de acuerdo a datos obtenidos en trabajos previos atribuidas al stretching quinoidal (N=Q=N) y al stretching C-C de anillo bencénico. Los análisis de XRD muestran que la polianilina está dentro de los canales del hospedaje. Palabras clave: Galosilicato, Ga-SBA-3, anilina, polianilina, PANI/Ga-SBA-3Item Iron-modified mesoporous materials as catalysts for ODS of sulfur compounds.(Univesidsad Tecnológica Nacional, 2018) Rivoira , Lorena Paola; Juárez , Juliana María; Martínez , María Laura; Beltramone , Andrea Raquel; Juárez , Juliana MaríaMandatory environmental regulations have been legislated all over the world so the top permitted content of sulfur in diesel is 15 ppm. ODS is the oxidation of sulfur compounds present in diesel to form sulfoxides and sulfones. These substances are highly polar and hence easily removed by extraction with solvent. Oxidant agent commonly used are peroxides such as hydrogen peroxide and tert-butylhydroperoxide (Di Giusepe et al., 2009). Since Diesel is a non-polar liquid while H2O2 is a polar liquid, a polar solvent is needed. The formed polar products can be easily removed from the operation unit by liquid liquid extraction. Mesoporous materials have been tried showing potential catalytic applications. Transition metals are commonly used as catalyst in ODS such as Mo, Mn, Sn, Fe, Zn, V and Ti (Cedeño-Caero et al., 2011). In this work, we propose the application of different supports as SBA-15, MCM-48, CMK-1 and CMK-3 for the preparation of Fe-catalysts.Item CMK-3 modificada con titanio obtenida mediante un novedoso y rápido método de síntesis aplicada en la desulfuración oxidativa de compuestos organosulfurados.(Univesidsad Tecnológica Nacional., 2018) Rivoira , Lorena Paola; Ledesma, Brenda Cecilia; Juárez , Juliana María; Beltramone , Andrea Raquel; Juárez , Juliana María; Ledesma, BrendaEl nanomoldelado de materiales ha sido el único método para crear materiales mesoporosos de carbono, utilizando plantillas inorgánicas (Ezzeddine et al., 2016). Involucra una última etapa donde se elimina el agente plantilla, lo cual lo hace complicado, largo y de elevado costo. Recientemente Ledesma et al. (2017) demostraron la posibilidad de un método de síntesis más corto para obtener CMK-3 modificada con Ti incorporando las especies de Ti directamente en la estructura del carbón mesoporoso utilizando Ti-SBA-15 como agente plantilla. En la reacción de ODS ocurre la oxidación de aquellos compuestos de S más refractarios en la HDS, utilizando de un agente oxidante en presencia de un catalizador (Subhan et al., 2012). Es necesario agregar un solvente polar al sistema, capaz de extraer las moléculas de S desde la fase diesel para que pueda estar en contacto con el agente oxidante (H2O2, polar) y el catalizador. En el presente trabajo se evalúa la actividad en la ODS de carbón mesoporoso CMK-3 modificado con Ti, sintetizado mediante un novedoso método más corto.