Estudio de la hidrogenación de aceites comestibles sobre catalizadores metálicos modelo

En los últimos años, las técnicas de modelado y simulación a escala cuántica han alcanzado logros inimaginables gracias a los avances tecnológicos y como respuesta a la necesidad de correlacionar un sistema de partículas interactuantes con comportamientos observados experimentalmente. Los actuales métodos ab-initio conducen a una mayor diversidad y exactitud de resultados predictivos aunque son computacionalmente más costosos. En la presente tesis doctoral, se propuso como objetivo estudiar la hidrogenación de aceites comestibles sobre catalizadores metálicos modelo usando métodos de primeros principios y empleando un modelo periódico para representar mejor al sistema; todo motivado a partir del interés suscitado por la hidrogenación catalítica de los ácidos grasos para obtener productos 0% trans con el fin de mejorar la selectividad y especificidad de los catalizadores empleados. En particular se ha utilizado al 1,3-butadieno (13BD) como modelo de un ácido graso, por ser el alqueno más simple con dos dobles enlaces conjugados, y a superficies bimetálicas multilaminares de Pd-Ni, como catalizadores. Estas superficies resultan ser modelos de catalizadores modificados a los de Pd y Ni puros, conocidos por sus actividades catalíticas en el estudio de la hidrogenación parcial, así como por sus desventajas asociadas al alto costo y/o limitada actividad en la formación de isómeros cis. La incorporación de pequeñas cantidades de otro metal de transición, como por ejemplo Pd en una superficie de Ni, mejora la actividad y la selectividad hacia los isómeros butenos. Las superficies evaluadas PdnNim(111), donde n corresponde al número de capas de Pd (n = 0 - 4) depositadas sobre m capas de Ni (n + m = 4), fueron caracterizadas mediante sus propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas. A partir de una correcta descripción de las mismas se seleccionaron dos de ellas: PdNi3(111) y Pd3Ni(111), sobre las cuales se adsorbieron el 13BD, los intermediarios y los productos de reacción. Mediante el análisis de las geometrías, las energías de adsorción y las densidades de estados se pudieron identificar las geometrías más estables que fueron empleadas en el posterior análisis de la reacción. La hidrogenación parcial del 13BD se evaluó de acuerdo al mecanismo de Horiuti-Polanyi. El proceso resultó ser exotérmico en la superficie modelo de PdNi3(111) con barreras de activación más bajas y endotérmico en la de Pd3Ni(111). Sobre la superficie PdNi3(111) se obtuvieron como productos de la reacción exclusivamente butenos, con cierta selectividad hacia el isómero 2-buteno. El trans-2- buteno es el isómero geométrico más esperable del 2-buteno, debido a la geometría de adsorción más estable del 13BD. Al evaluar la isomerización del trans al cis-2-buteno y la formación del cis-2-buteno, a partir de la hidrogenación del dieno adsorbido en el modo apropiado para esta geometría, se descubrió que el cis-2-buteno sólo se formaría a partir de la hidrogenación del 13BD adsorbido en el sitio de igual geometría. Mediante la extrapolación de los resultados obtenidos en esta tesis sería de esperar que un catalizador con las características del modelo PdNi3(111) mejore la actividad y aumente la selectividad de los productos hacia los isómeros cis al hidrogenar aceites comestibles.

Author dc:creator

• Gómez, Guillermina

Advisors dc:contributor.advisor

• Belelli, Patricia Gabriela
• Cabeza, Gabriela Fernanda

• Tecnología alimentaria
• Butadieno
• DFT
• Superficies bimetálicas
• Pd-Ni
• Hidrogenación parcial

Language dc:language.iso

spa

Dc Identifier Other

2014-1283

OAI identifier oai:identifier

oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/3651