Clústeres de oro inmovilizados por métodos de post-síntesis en materiales mesoporosos SBA-15 que contienen tiol para la oxidación aeróbica de ciclohexeno: influencia de la luz y del hidroperóxido
Autores: Delgado, Rafael; Márquez-Álvarez, Carlos; Mayoral, Álvaro; de la Serna, Ramón; Agúndez, Javier; Pérez-Pariente, Joaquín
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Clústeres de oro inmovilizados por métodos de post-síntesis en materiales mesoporosos SBA-15 que contienen tiol para la oxidación aeróbica de ciclohexeno: influencia de la luz y del hidroperóxido
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Química
Palabras clave
Oro
Nanospecies
Catalizadores
Oxidación
Ciclohexeno
AuNPs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Las nanospecies de oro producidas por un sistema de dos líquidos inspirado en la historia fueron inmovilizadas en sílice mesoporosa en forma de placa, SBA-15, funcionalizada con grupos mercaptopropílicos mediante un método de post-síntesis, y los materiales resultantes fueron probados en la oxidación de ciclohexeno con oxígeno molecular a presión atmosférica. El principal objetivo de este enfoque fue comparar las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento catalítico de estos materiales con los de materiales relacionados previamente reportados, funcionalizados por métodos in situ durante la síntesis. Además, se llevaron a cabo pruebas catalíticas bajo iluminación ambiental y en la oscuridad, así como en presencia y ausencia del iniciador -peróxido de butilo (TBHP). Las muestras fueron caracterizadas mediante análisis químico, adsorción/desorción de N, TGA, SEM, HRTEM, espectroscopia UV-vis y XPS. Se encontraron nanoclústeres de oro y átomos de oro aislados, pero no AuNPs en los catalizadores (0.31-2.69 % en peso de oro). El XPS muestra que casi el 60% de los grupos -SH (1.33 % en peso de S) fueron oxidados a grupos sulfonicos tras la inmovilización de oro. Los AuNCs y los átomos de oro aislados evolucionaron en el medio de reacción para formar AuNPs. La actividad de las muestras fue menor que la de los catalizadores soportados en SBA-15 relacionados que contienen S y que fueron funcionalizados in situ, lo que se atribuyó a sus diferentes relaciones Au/S, que a su vez regularon el proceso evolutivo de las especies de oro durante la reacción. Los catalizadores resultaron ser inactivos en la oscuridad, lo que evidencia que la oxidación de ciclohexeno realizada con iluminación ambiental es en realidad fotocatalizada por los AuNPs formados in situ durante la reacción. El iniciador TBHP es necesario para obtener la actividad con el fin de contrarrestar los inhibidores de la auto-oxidación del ciclohexeno presentes en el reactivo comercial. Por otro lado, no se observaron diferencias significativas en la selectividad entre los diferentes catalizadores y reacciones, con 2-ciclohexen-1-ona y 2-ciclohexen-1-ol resultando de la oxidación alílica como productos principales (selectividad de (ona + ol) ~80% a una conversión >= 35%; ona/ol~2).
Descripción
Las nanospecies de oro producidas por un sistema de dos líquidos inspirado en la historia fueron inmovilizadas en sílice mesoporosa en forma de placa, SBA-15, funcionalizada con grupos mercaptopropílicos mediante un método de post-síntesis, y los materiales resultantes fueron probados en la oxidación de ciclohexeno con oxígeno molecular a presión atmosférica. El principal objetivo de este enfoque fue comparar las propiedades fisicoquímicas y el rendimiento catalítico de estos materiales con los de materiales relacionados previamente reportados, funcionalizados por métodos in situ durante la síntesis. Además, se llevaron a cabo pruebas catalíticas bajo iluminación ambiental y en la oscuridad, así como en presencia y ausencia del iniciador -peróxido de butilo (TBHP). Las muestras fueron caracterizadas mediante análisis químico, adsorción/desorción de N, TGA, SEM, HRTEM, espectroscopia UV-vis y XPS. Se encontraron nanoclústeres de oro y átomos de oro aislados, pero no AuNPs en los catalizadores (0.31-2.69 % en peso de oro). El XPS muestra que casi el 60% de los grupos -SH (1.33 % en peso de S) fueron oxidados a grupos sulfonicos tras la inmovilización de oro. Los AuNCs y los átomos de oro aislados evolucionaron en el medio de reacción para formar AuNPs. La actividad de las muestras fue menor que la de los catalizadores soportados en SBA-15 relacionados que contienen S y que fueron funcionalizados in situ, lo que se atribuyó a sus diferentes relaciones Au/S, que a su vez regularon el proceso evolutivo de las especies de oro durante la reacción. Los catalizadores resultaron ser inactivos en la oscuridad, lo que evidencia que la oxidación de ciclohexeno realizada con iluminación ambiental es en realidad fotocatalizada por los AuNPs formados in situ durante la reacción. El iniciador TBHP es necesario para obtener la actividad con el fin de contrarrestar los inhibidores de la auto-oxidación del ciclohexeno presentes en el reactivo comercial. Por otro lado, no se observaron diferencias significativas en la selectividad entre los diferentes catalizadores y reacciones, con 2-ciclohexen-1-ona y 2-ciclohexen-1-ol resultando de la oxidación alílica como productos principales (selectividad de (ona + ol) ~80% a una conversión >= 35%; ona/ol~2).