Biocarbón a partir de pirólisis rápida de celulosa: Aplicación como soporte de catalizadores de base de Pt para la oxidación de alcoholes

MARÍA LUZ NIEVA; VANINA, COMIGNANI; JUAN MANUEL, SIEBEN; MARÍA ALICIA, VOLPE; E. LAURA, MOYANO

Punta del Este

Congreso; TLMC 2014. Primer Taller Latinoamericano de Materiales de Carbono para Medio Ambiente y Energía.; 2014

El proceso de pirólisis rápida de biomasa involucra la descomposición térmica en ausencia de oxígeno para convertir losresiduos de biomasa en productos líquidos (biocombustibles), gases no condensables y residuos carbonosos obiocarbón. Dentro de las diversas aplicaciones, el biocarbón proveniente de biomasa puede utilizarse como soporte decatalizadores. En comparación con otros materiales, estos sólidos tienen la ventaja de ser estables tanto en medio ácidocomo básico, presentan buena conductividad eléctrica, alta resistencia a la corrosión, propiedades superficialesadecuadas y gran área superficial específica, que son características fundamentales para su uso como soportes decatalizadores.El objetivo de este trabajo fue evaluar la utilización de materiales carbonosos obtenidos en la pirólisis rápida de celulosamicrocristalina (Biopack), como soportes para la preparación de catalizadores soportados Cu@Pt-Ru con estructuracore-shell y examinar la actividad catalítica de estos materiales para la electro-oxidación de alcoholes en medio ácido.Los materiales carbonosos utilizados en los experimentos fueron obtenidos a partir de la pirólisis rápida a 350°C decelulosa microcristalina (CM) y celulosa microcristalina pre-tratada con ácido fosfórico al 5% P/P (P-CM).En primer lugar se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica y electroquímica de los materiales carbonosos medianteTEM, SEM, EDX, XRD y técnicas electroquímicas convencionales. Todos los análisis realizados han mostrado que elestado del material soporte tiene una gran influencia en el comportamiento de los catalizadores nanoestructurados. Lasimágenes TEM revelan que los depósitos están compuestos por partículas nanométricas de entre 4 y 5 nm. Se haobservado que las partículas son más pequeñas y presentan una distribución de tamaño más homogénea en elcatalizador sintetizado utilizando el material carbonoso activado con H3PO4. La composición de los materiales ha sidodeterminada por EDX e ICP-AES, mientras que la formación de estructuras ?core-shell? ha sido confirmada porXRD.La actividad catalítica de los electrodos para la electro-oxidación de MeOH y EtOH fue evaluada por medio devoltametría cíclica y cronoamperometría. El catalizador Cu@Pt-Ru/P-CM presenta una actividad catalítica cinco vecesmayor que la de catalizador Cu@Pt-Ru/CM para la electro-oxidación de los alcoholes. Asimismo, se ha demostrado quedicha activad catalítica es muy superior a aquella obtenida con un catalizador comercial Pt-Ru/C con alto contenido dePt. Este estudio muestra que es posible preparar catalizadores trimetálicos tipo ?core-shell? con bajo contenido de Ptsoportados sobre materiales carbonosos ,obtenidos a partir de la pirólisis rápida de celulosa, que presentan una actividadcatalítica mejorada para la electro-oxidación de alcoholes cuando se lo compara con catalizadores comerciales Pt-Ru/Ccon alto contenido de Pt.