Factors influencing the charge distribution on PdxPty bimetallic nanoparticles

AbstractWe performed quantum mechanics calculations to elucidate the electronic behavior of Pd-Pt bimetallic nanoparticles, using density functional theory, in response to particle size and stoichiometric composition. Using neutrally charged nanoparticles and the Bader charge analysis, we found that external Pd atoms were positively charged, which agrees with previous XPS observations of supported Pd-Pt nanoparticles. From the calculations, unsupported nanoparticles exhibit an electron transfer from Pd to Pt. This result supports the idea that Pd electron-deficient species are possibly responsible of the hydrogenating function of these catalysts, in the hydrodesulfurization of dibenzothiophene. Additionally, it was found that the particle size does not affect the electronic charge distribution and the stoichiometric composition is the factor that greatly influences this property in nanoparticles.Keywords: Pd-Pt nanoparticles, Bader charge analysis, DFT, bimetallic clusters.Factores que influyen en la distribución de carga en nanopartículas bimetálicas de PdxPtyResumenSe llevó a cabo la simulación del comportamiento electrónico de nanopartículas bimetálicas de Pd-Pt mediante cálculos mecanocuánticos, utilizando la teoría del funcional de densidad, con el fin de predecir la influencia en dicho comportamiento, de factores como el tamaño y la composición estequiométrica de la nanopartícula. Al considerar nanopartículas con carga neutra, se encontró, mediante el análisis de cargas de Bader que los átomos externos de Pd presentan una carga positiva, lo cual concuerda con análisis experimentales mediante XPS de catalizadores de Pd-Pt soportados. De las simulaciones, se encontró que las nanopartículas exhiben una transferencia de carga del Pd al Pt. Este resultado da crédito a la idea que especies electrodeficientes de Pd son las responsables de la función hidrogenante, de estos catalizadores, en la hidrodesulfuración del dibenzotiofeno. También se encontró que la influencia del tamaño de la nanopartícula no afecta la distribución electrónica, y que la composición estequiométrica es el factor que más influye en dicha propiedad de las nanopartículas.Palabras clave: nanopartículas Pd-Pt, análisis de cargas de Bader, DFT, clusters bimetálicos

Biodiesel production from palm oil in a fixed-bed-reactor with calcium methoxide catalyst

En el presente trabajo se analizó el comportamiento del metóxido de calcio como catalizador para la producción de biodiesel a partir de aceite de palma. Inicialmente se establecieron condiciones de operación en un reactor por lotes, como temperatura de activación CaO (25°C), temperatura de reacción (60°C) y relación molar metanol/aceite (10). Se describió el montaje y puesta en marcha de un reactor de lecho fijo y flujo continuo a escala laboratorio; a las condiciones establecidas se obtuvieron rendimientos a métilesteres del 20% con un tiempo de residencia de 60 min. También se analizó el uso de cosolventes como el terbutanol y el acetato de etilo para eliminar las limitaciones de transferencia de masa entre las fases e incrementar los rendimientos a metil ésteres. Se encontró que el uso de etil acetato como cosolvente incrementó el rendimiento a metil esteres hasta el 31 %. Abstract In this research, the behavior of calcium methoxide as catalyst for the production of biodiesel from palm oil in a continuous system was studied. Initially, operating conditions such as CaO activation temperature (25°C), reaction temperature (60°C) and molar ratio methanol-oil (10)were established for a batch reactor. Then, the schematic diagram of the experimental setup and its implementation were described for a packed-bed laboratory scale reactor with continuous flow; for this system, yields of methyl esters of 20% with a residence time of 60 min were obtained. The use of co-solvent such as tert-Bbutanol and ethyl acetate in the continuous reaction system was also investigated, aiming to eliminate mass transfer artifacts between the phases and eventually increasing yields to methyl esters. The use of ethyl acetate as co-solvent increased methyl esters yields up to 31 %

Naftaleno como molécula modelo para explicar el mecanismo de hidrodesulfuración sobre catalizadores Pd-Pt/γ-Al 2 O3

ResumenEl desarrollo de la hidrodesulfuración (HDS) de moléculas tipo dibenzotiofeno (DBT) por la ruta de hidrogenación (HID) sobre catalizadores Pd-Pt/g-Al2O3 fue estudiado por medio del análisis de la reactividad del naftaleno (NFT) sobre estos materiales. Para ello, una serie de catalizadores Pd-Pt/g-Al2O3 con diferentes proporciones molares Pd/(Pd+Pt) fueron preparados por el método de coimpregnacion, caracterizados por absorción atómica y adsorción-desorción de nitrógeno y evaluados a temperaturas entre 503 y 543K y 5MPa. Los resultados muestran que, para éste sistema catalítico, existe un efecto de sinergia en la selectividad hacia la trans-decalina. Se pudo concluir que el mecanismo de reacción del NFT sobre el catalizador bimetálico Pd-Pt/g-Al2O3 comprende el roll-over ∆1,9-octalina sobre la superfcie catalítica, existiendo de este modo una similitud con el mecanismo de reacción del DBT por la ruta de HID en la HDS.Palabras clave: roll-over, dibenzotiofeno, selectividad hacia trans-decalina, ruta HID, proporción molar Pd/(Pd+Pt).AbstractThe development of the hydrodesulfurization (HDS) of dibenzothiophene (DBT) type molecules by the hydrogenation (HYD) route over Pd-Pt/γ-Al2O3 catalysts was studied through the analysis of the reactivity of naphthalene over these materials. A series of Pd-Pt/γ-Al2O3 catalysts with different Pd/(Pd+Pt) molar ratios were prepared by the coimpregnation method, characterized by atomic absorption and nitrogen adsorption-desorption techniques and tested at temperatures between 503 and 543K and 5MPa. Results show a synergy in the selectivity to  trans-decaline. It was concluded that the reaction mechanism of naphthalene over Pd-Pt/γ-Al2O3 bimetallic catalysts entails the  roll-over  of  the  ∆1,9-octalina  over  the catalytic surface. In this way, there exists a similarity with the reaction mechanism of DBT by the HYD route of HDS.Keywords: roll-over, dibenzothiophene, trans-decaline selectivity, HYD route, Pd/(Pd+Pt) molar ratio

Naftaleno como molécula modelo para explicar el mecanismo de hidrodesulfuración sobre catalizadores Pd-Pt/γ-Al 2 O3

ResumenEl desarrollo de la hidrodesulfuración (HDS) de moléculas tipo dibenzotiofeno (DBT) por la ruta de hidrogenación (HID) sobre catalizadores Pd-Pt/g-Al2O3 fue estudiado por medio del análisis de la reactividad del naftaleno (NFT) sobre estos materiales. Para ello, una serie de catalizadores Pd-Pt/g-Al2O3 con diferentes proporciones molares Pd/(Pd+Pt) fueron preparados por el método de coimpregnacion, caracterizados por absorción atómica y adsorción-desorción de nitrógeno y evaluados a temperaturas entre 503 y 543K y 5MPa. Los resultados muestran que, para éste sistema catalítico, existe un efecto de sinergia en la selectividad hacia la trans-decalina. Se pudo concluir que el mecanismo de reacción del NFT sobre el catalizador bimetálico Pd-Pt/g-Al2O3 comprende el roll-over ∆1,9-octalina sobre la superfcie catalítica, existiendo de este modo una similitud con el mecanismo de reacción del DBT por la ruta de HID en la HDS.Palabras clave: roll-over, dibenzotiofeno, selectividad hacia trans-decalina, ruta HID, proporción molar Pd/(Pd+Pt).AbstractThe development of the hydrodesulfurization (HDS) of dibenzothiophene (DBT) type molecules by the hydrogenation (HYD) route over Pd-Pt/γ-Al2O3 catalysts was studied through the analysis of the reactivity of naphthalene over these materials. A series of Pd-Pt/γ-Al2O3 catalysts with different Pd/(Pd+Pt) molar ratios were prepared by the coimpregnation method, characterized by atomic absorption and nitrogen adsorption-desorption techniques and tested at temperatures between 503 and 543K and 5MPa. Results show a synergy in the selectivity to  trans-decaline. It was concluded that the reaction mechanism of naphthalene over Pd-Pt/γ-Al2O3 bimetallic catalysts entails the  roll-over  of  the  ∆1,9-octalina  over  the catalytic surface. In this way, there exists a similarity with the reaction mechanism of DBT by the HYD route of HDS.Keywords: roll-over, dibenzothiophene, trans-decaline selectivity, HYD route, Pd/(Pd+Pt) molar ratio

Efecto de la presencia de sales inorgánicas sobre la inactivación fotocatalítica de E. Coli en agua

This article presents the effect of inorganic salts MgSO4, NaCl and CaCO3 on the photocatalytic water disinfection. TiO2-P25 was used as a photocatalyst, and E. Coli was used as a contaminant. Disinfection tests were performed by controlling lighting of batch reactors loaded with contaminated water, salts and TiO2. The results of these tests were used to determine the kinetic parameters of a type Langmuir-Hinshelwood model. It was found that the salts have a strong influence on the photocatalytic inactivation of E. Coli and that each salt and its concentration affect disinfection differently in the following order: NaCl>CaCO3>>MgSO4. Additionally, the value of the calculated parameters was different for each salt, showing that the salts affect the process by several mechanisms related to the ion-bacteria interactions, ion-oxidizing species and ion-TiO2.Este artículo presenta el efecto de las sales inorgánicas MgSO4, NaCl y CaCO3 en la desinfección fotocatalítica del agua. TiO2-P25 se usó como fotocatalizador, y E. Coli se usó como contaminante. Las pruebas de desinfección se realizaron controlando la iluminación de los reactores discontinuos cargados con agua contaminada, sales y TiO2. Los resultados de estas pruebas se usaron para determinar los parámetros cinéticos de un modelo tipo Langmuir-Hinshelwood. Se encontró que las sales tienen una fuerte influencia en la inactivación fotocatalítica de E. Coli y que cada sal y su concentración afectan la desinfección de manera diferente en el siguiente orden: NaCl> CaCO3 >> MgSO4. Además, el valor de los parámetros calculados fue diferente para cada sal, lo que demuestra que las sales afectan el proceso por varios mecanismos relacionados con las interacciones ión-bacteria, especies oxidantes iónicas y ión-TiO2

PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Y GLICERINA LIMPIA EMPLEANDO CATÁLISIS BÁSICA HETEROGÉNEA

RESUMENLa catálisis heterogénea ha sido reconocida como una de las alternativas más promisorias para la solución integral a muchos de los problemas operacionales y ambientales que presenta la producción de biodiesel convencional. El propósito de esta investigación fue estudiar la actividad catalítica de diferentes catalizadores sólidos de naturaleza básica a partir de MgO, modificándolo mediante tratamientos hidrotérmicos e impregnación húmeda o seca de metales alcalinos, en la transesterificación de triacetina (molécula modelo) con etanol. Se analizó la influencia del: tratamiento hidrotérmico, tipo y cantidad de metal alcalino impregnado (Li, Cs, Rb) y la activación, sobre la basicidad y el comportamiento catalítico de los catalizadores. Las reacciones se realizaron en un sistema batch, con una relación molar etanol:triacetina de 10:1 y 3% en peso de catalizador. La reacción fue seguida por cromatografía de gases. La activación del MgO modificado con Li, Rb o Cs provocó un aumento tanto en el número de sitios básicos como en su fuerza, incrementando la actividad catalítica. Estos tres catalizadores presentan la misma selectividad al etil ester (80%), al diglicérido (12%) y al monoglicérido (8%). Palabras clave: Transesterificación, triacetina, catalizadores sólidos básicos, biodiesel. ABSTRACTHeterogeneous catalysis has been recognized as one of the most promising alternatives for the solution to many of the environmental and operational problems presented by the conventional production of biodiesel. The purpose of this research was to study the catalytic activity of various catalysts solid basic nature from MgO, modified by hydrothermal treatments and wet or dry impregnation of alkali metals in the transesterification of triacetin (molecule model) with ethanol. We analyzed the influence of: hydrothermal treatment, type and amount of alkali metal impregnated (Li, Cs, Rb) and the activation on the basicity and catalytic behavior of the catalysts. The reactions were conducted in a batch system with a molar ethanol: 10:1 triacetin and 3% by weight of catalyst. The reaction was followed by gas chromatography. The activation of MgO modified with Li, Rb Cs or caused an increase in the number of sites on its core strength, increasing the catalytic activity. These three catalysts have the same selectivity to ethyl ester (80%), the diglycerides (12%) and monoglyceride (8%). Keywords: Transesterification, triacetin, solid base catalysts, biodiesel