Síntesis y caracterización de arcillas pilareadas y su aplicación como catalizadores en la reducción catalítica selectiva de nox

Resumen

La preparación de las arcillas pilareadas se basa en las conocidas propiedades de intercambio iónico y de hinchamiento que poseen las arcillas laminares del tipo esmectita. Estas propiedades permiten el intercambio de los cationes presentes en la arcilla natural por polioxocationes de alto peso molecular, producto de la hidrólisis de ciertos metales. Tras calcinación, estos polihidroxicationes se descomponen en los correspondientes óxidos metálicos que actúan como pilares de las láminas de la arcilla. El objetivo principal de la investigación ha sido desarrollar y poner a punto métodos de síntesis de arcillas pilareadas utilizando diferentes polioxocationes. Se sintetizaron arcillas pilareadas con Al, Cr, Fe, Zr y Ti. Asimismo, se incorporó a la estructura de arcillas pilareadas con Al tierras raras como Ce y La con el fin de incrementar las resistencia térmica e hidrotérmica de los pilares y, por otra parte, Mo y W, que incrementan la actividad catalítica de las arcillas pilareadas en un gran número de reacciones. Con objeto de estudiar el efecto de las diferentes variables del proceso de síntesis en el producto pilareado, se planteó una extensa caracterización de las propiedades y características fisicoquímicas de las arcillas. Por último, se utilizaron las arcillas pilareadas sintetizadas como catalizadores en una investigación preliminar sobre reducción selectiva de Nox, empleando propileno como agente reductor, para lo cual las arcillas pilareadas preparadas tuvieron que ser sometidas a procesos de intercambio iónico con metales de transición, los cuales incrementan en gran medida la actividad catalítica de estos materiales. Las arcillas pilareadas que presentaron la mayor actividad catalítica fueron aquellas arcillas pilareadas con Ti e intercambiadas con Cu, con valores de conversión de NOx, superiores al 50% a temperaturas de reacción inferiores a 300ºC.