Análisis del efecto de combinaciones de óxidos soportados de níquel y manganeso en la oxidación catalítica de hidrocarburos

Abstract

El uso de hidrocarburos en motores de combustión interna genera compuestos orgánicos volátiles (COV), entre ellos el benceno, cuyos efectos nocivos para la salud y el medio ambiente son ampliamente reconocidos. Para mitigar este problema, se ha promovido su transformación en CO2 y H2O mediante oxidación catalítica. En este contexto, se ha demostrado que la combinación de óxidos de metales de transición mejora el desempeño catalítico en estas reacciones. En esta tesis doctoral se estudió el efecto de combinar óxidos de Ni y Mn soportados en sílice sobre la conversión y estabilidad en la oxidación de benceno. Se plantea que la incorporación de Ni2+ sobre MnOX/SiO2 mediante impregnación electrostática fuerte secuencial (SEA) favorece la formación de pares Mn3+–O2- en la superficie, aumentando el contenido de oxígeno superficial quimisorbido y removible, lo que mejora la eficiencia del sistema catalítico. Los resultados muestran que el método SEA secuencial permite preparar catalizadores con óxidos de tamaños nanométricos y composición superficial controlada, regulando el contenido metálico mediante el ajuste del pH de impregnación y la concentración del electrolito. La caracterización por XPS y los ensayos de reducción con H2 evidencian que la incorporación de Ni2+ promueve la formación de oxígeno activo superficial y mejora la reducibilidad de los catalizadores. Finalmente, se observa que la conversión de benceno aumenta con el contenido de Ni2+, aunque su estabilidad disminuye por acumulación de especies carbonáceas en la superficie. Estos hallazgos resaltan la importancia del diseño estructural y composicional de catalizadores multimetálicos para mejorar procesos de oxidación catalítica, y aportan nuevos elementos para el desarrollo de sistemas más eficientes y sostenibles.