The development of supported gold catalysts for selective hydrogenation applications

An alternative cleaner route for the production of aromatic amino-compounds under mild reaction conditions (P = 1 atm; 393 K ≤ T ≤ 573 K) via the continuous gas phase reduction of aromatic nitro derivates has been investigated over (oxide and/or carbon) supported Au, Ag, Pd, Ni, Ni-Pd, Au-Pd and Au-Ni catalysts. Taking the hydrogenation of p-chloronitrobenzene as a model reaction, Pd/Al2O3 promoted the exclusive production of nitrobenzene and aniline, i.e. hydrodechlorination with subsequent -NO2 group reduction prevailed. In contrast, p-chloroaniline was the only product detected over a series of supported Ni catalysts. This is the first time that such product exclusivity has been achieved in gas phase operation. The synthesis of bimetallic Pd-Ni/Al2O3 (prepared via co-impregnation) proved effective to enhance catalytic activity while maintaining 100% selective -NO2 reduction, a result ascribed to bimetallic particle formation as established by TPR, H2 chemisorption and XRD analyses. Nevertheless, the three systems (supported Pd, Ni and Pd-Ni) suffered a loss of activity with time-on-stream. Monometallic Au catalysts promoted the exclusive and time invariant formation of p-chloroaniline. The incorporation of Au (as a modifier) with Pd via reductive deposition to form Au-Pd/Al2O3 (Pd/Au=10 mol/mol) did not influence catalytic performance, which was equivalent to that delivered by Pd/Al2O3, i.e. aniline was the predominant product. On the other hand, the inclusion of Pd (as a promoter) with Au (at Au/Pd≥20) via co-impregnation and/or co-deposition precipitation resulted in increased hydrogenation rate while retaining exclusivity to pchloroaniline, an effect resulting from a surface Pd-Au synergism demonstrated by DRIFTS analysis. With the goal of elevating the catalytic activity of Au, the possible role of the oxide (Al2O3 vs. TiO2) support to modify catalytic response was considered. Au/TiO2 delivered a higher specific rate that was attributed to a combination of smaller Au particle size (with higher number of defects) and possible p-chloronitrobenzene activation via interaction(s) with TiO2 surface oxygen vacancies. This work was extended to decouple the individual contribution of each factor by (i) considering a series of oxide supports that exhibited a range of acid-base and redox surface properties, i.e. Al2O3, TiO2, Fe2O3 and CeO2 and (ii) controlling the Au particle size using two synthesis methods (deposition-precipitation and impregnation). The results demonstrated that specific activity increased with decreasing particle size (from 9 to 3 nm), regardless of the nature of the support. Furthermore, in the case of Au/Fe2O3, XRD and TPR analyses have established that Au can promote the partial reduction of the iii support (from α-Fe2O3 to Fe3O4), an effect more pronounced for smaller Au particles (< 5 nm) where H2-TPD suggests the participation of spillover hydrogen in this reduction step. A similar effect was also found for the TiO2 allotropic phase transition (from anatase to rutile), which can occur at lower temperatures due to the presence of Au, as demonstrated by DRS UV-vis, XRD and BET measurements. Having established that supported Au is effective in promoting the exclusive reduction of p-chloronitrobenzene to p-chloroaniline, hydrogenation selectivity was proved further by considering the reduction of m-dinitrobenzene. The reaction products, i.e. m-nitroanline (partial -NO2 reduction) and m-phenylenediamine (complete -NO2 reduction) are both high value intermediates in the fine chemical industry but existing routes can not achieve high selectivity to either product. It is shown that the nature of the oxide support (for TiO2-rutile, TiO2-anatase, Al2O3, CeO2, Fe2O3) does not have a direct effect on the rate of nitro-group reduction, which is controlled by Au particle size where a mean size of 5 nm was found to be critical in that with larger particles, nitrogroup reduction rate was structure insensitive. In contrast, the nature of the support has a direct effect on the selectivity response. Au/TiO2 and Au/Fe2O3 promoted the exclusive hydrogenation of m-dinitrobenzene to m-nitroaniline, Au/CeO2 delivered mphenylenediamine as the sole product and Au/Al2O3 generated a mixture of both products. This response can be accounted for on the basis of a modification to the electronic character of the Au nanoclusters induced by the acid-base Lewis properties of the support that impacts on the adsorption/activation of m-dinitrobenzene. A similar alteration of the electronic nature of Au can also be induced by alteration of the Au particle size or the introduction of a second metal (Ni). Taking the same reaction over Au/Al2O3, Ni/Al2O3 and Au-Ni/Al2O3, it is established that it is possible to control product composition in terms of partial (over Au) or complete nitro-group reduction (over Ni) or a combination of both (over Au-Ni), which can be attributed to a surface Au-Ni synergism as suggested by XPS and EDX mapping measurements. In order to assess the impact of annealing treatment on catalytic response, the analysis was extended to the preparation and application of an Au-Ni/Al2O3 alloy, formation of which is demonstrated by XRD, DRS UV-Vis and HRTEM. While alumina supported bimetallic and alloy both promoted the formation of both m-nitroaniline and mphenylenediamine via a predominantly stepwise reduction mechanism, the annealed (alloy) system delivered rate constants up to two orders of magnitude lower. In the final section of this thesis, the catalytic behaviour of supported (TiO2) Au and Ag is iv compared in the selective hydrogenation of a series of para-substituted nitroarenes. While both catalysts promoted the exclusive nitro-group reduction, Ag/TiO2 delivered lower reaction rates. The reaction mechanism has been probed by adopting the Hammett approach, where the linear correlation and positive slopes (higher for Au than Ag) associated with the Hammett plots are consistent with an electron withdrawing substituent activation effect, i.e. nucleophilic attack and a more effective reactant activation over Au/TiO2. The results presented in this thesis demonstrate, for the first time, that catalytic hydrogenation over gold-based catalysts in continuous flow gas operation is a viable, clean high throughput route to aromatic amines. The findings of this thesis show that Au on reducible supports with dAu < 5 nm is the optimum monometallic formulation while -NO2 group reduction rate and/or selectivity can be controlled (or tuned) by (i) changing the acid-base Lewis character of the support, (ii) modifying Au dispersion or (iii) incorporation of Pd or Ni as promotors. This work represents a critical advancement in the sustainable production of high value fine chemicals.Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) Grant No. 0231 11052

Gas phase selective hydrogenation over oxide supported Ni-Au

Ni–Au synergism on Al2O3 and TiO2 generates increased surface reactive hydrogen with elevated reaction rates in the hydrogenation of nitroarenes.</p

Gas Phase Catalytic Hydrogenation of C4 Alkynols over Pd/Al₂O₃

Alkenols are commercially important chemicals employed in the pharmaceutical and agro-food industries. The conventional production route via liquid phase (batch) alkynol hydrogenation suffers from the requirement for separation/purification unit operations to extract the target product. We have examined, for the first time, the continuous gas phase hydrogenation (P = 1 atm; T = 373 K) of primary (3-butyn-1-ol), secondary (3-butyn-2-ol) and tertiary (2-methyl-3-butyn-2-ol) C4 alkynols using a 1.2% wt. Pd/Al2O3 catalyst. Post-TPR, the catalyst exhibited a narrow distribution of Pd&delta;- (based on XPS) nanoparticles in the size range 1-6 nm (mean size = 3 nm from STEM). Hydrogenation of the primary and secondary alkynols was observed to occur in a stepwise fashion (-C&equiv;C- &rarr; -C=C- &rarr; -C-C-) while alkanol formation via direct -C&equiv;C- &rarr; -C-C- bond transformation was in evidence in the conversion of 2-methyl-3-butyn-2-ol. Ketone formation via double bond migration was promoted to a greater extent in the transformation of secondary (vs. primary) alkynol. Hydrogenation rate increased in the order primary &lt; secondary &lt; tertiary. The selectivity and reactivity trends are accounted for in terms of electronic effects

El turismo rural y la arquitectura vernácula de los centros recreativos del distrito de Quinua, Huamanga, Ayacucho, 2021

El objetivo fue determinar la relación del turismo rural y la arquitectura vernácula en los centros recreativos de Quinua. De manera específica, buscar la relación entre las actividades turístico-rurales con la capacidad adaptativa, los servicios turísticos con el diseño sostenible, y los recursos atractivos con la identidad arquitectónica. Esta investigación fue no experimental, descriptiva, aplicada y mixta. Para procesar datos se usó SPSS 24. Los participantes fueron: los propietarios o personal administrativo y los turistas. El objeto de estudio fueron 5 recreos de Quinua. Para recolectar datos se usó: cuestionario de preguntas, entrevistas y fichas de observación. Para correlación se usó Rho de Spearman. Los resultados en lo cuantitativo mostraron una correlación alta en la hipótesis general y moderada en las específicas. En lo cualitativo se demostraron que los espacios de los recreos son confortables para desarrollar actividades turísticorurales, el diseño sostenible hace atractivo a los servicios y la identidad arquitectónica sirve para atraer turistas. Como conclusiones, el turismo rural se relaciona altamente con la arquitectura vernácula de los centros recreativos de Quinua, la capacidad adaptativa responde conformemente a las actividades turístico-rurales, los servicios turísticos son más atractivos con el diseño sostenible, y la identidad arquitectónica es el principal atractivo

Aplicación del mantenimiento preventivo para mejorar la disponibilidad de las máquinas de juegos mecánicos, Empresa Variedad de Negocios S.A.C, Santiago de Surco, 2018

El estudio se ha enfocado en determinar de qué manera el mantenimiento preventivo mejora la disponibilidad de las máquinas de juegos mecánicos, empresa Variedad de Negocios SAC, Santiago de Surco, 2018. Empleando un estudio de tipo aplicado, cuantitativo, explicativo; diseño pre-experimental, longitudinal, manejando guía de observación de campo y ficha de registro de datos como instrumentos para recopilar la información entre 10 equipos de juegos mecánicos del área de mantenimiento en la empresa. Los resultados arrojaron mejora significativa en el índice de disponibilidad del 21.46%; en el MTBF de 18.21% y disminución del MTTR en 37.50%; además se denota mejoría en el nivel de funciones requeridas cuyo promedio pasó de 29.79% a 72.08%; en el nivel de condiciones dadas por intervalo de tiempo el cual pasó de 52.83% a 89.22%; y, disminución en el índice de actividades correctivas dentro del mantenimiento que inició con 74.48% y finalizó en 33.83%. Concluyendo que el mantenimiento preventivo mejora significativamente la disponibilidad de las máquinas de juegos mecánicos, empresa Variedad de Negocios SAC; comprobado a través de la prueba T-Student (t (23) = -43.652, p ≤ .05) cuya diferencia es positiva entre la medición anterior (X= 50.33) y la posterior (X= 71.79)

Influencia de la familia y/o pares en el consumo de alcohol en los estudiantes de secundaria de la Institución Educativa Felipe Huamán Poma de Ayala, Chosica

La calidad de la relación familiar así como la pertenencia y/o dependencia de los pares (grupos o amigos) en los adolescentes, son aspectos que preocupan a la comunidad en general, dado el cada vez más alarmante reconocimiento de la existencia de violencia familiar, violencia juvenil y consumo de alcohol, debido no sólo a las consecuencias tan funestas en el presente sino también a las del futuro inmediato para el adolescente, la familia y la sociedad, Esta problemática psicosocial es estudiada en una muestra de 384 adolescentes varones y mujeres, de 4to y 5to de secundaria que asisten a colegios estatales de distrito de Lurigancho Chosica. Se administraron diversas escalas cuya validez y confiabilidad fue establecida en estudios previos y en la presente investigación. Es así que a través del análisis multivariable mediante la T de Hotelling y la tabulación cruzada a través del Chi cuadrado, se ha hallado que el contexto inmediato, familia y pares, dentro del cual se mueve el adolescente son factores de riesgo psicosocial en el adolescente para el consumo de alcohol y la percepción de la violencia; es decir que el tipo de familia y los niveles de comunicación materna y paterna son relevantes; es así que el nivel de comunicación materna y comunicación paterna influyen en la percepción de la violencia del adolescente y que existe relación entre el nivel de consumo y el nivel de percepción de la violencia. Cabe señalar que el consumo de alcohol de los adolescentes se da en todos los tipos de familia y que a pesar de no ser esatdísticamente significativa existe relación entre el nivel de consumo de alcohol del adolescente con el del amigoThe quality of the family relationship as well as the belonging and / or dependence of the peers (groups or friends) on the adolescents, are aspects that concern the community in general, given the increasingly alarming recognition of the existence of family violence, juvenile violence and alcohol consumption, due not only to the consequences so dire in the present but also to those of the immediate future for the adolescent, family and society, This psychosocial problem is studied in a sample of 384 adolescent males and females, 4th and 5th high school attending state schools district Lurigancho Chosica. Several scales were administered whose validity and reliability were established in previous studies and in the present investigation. Thus, through the multivariate analysis using Hotelling's T and crossed tabulation through Chi-square, it has been found that the immediate context, family and peers, within which the adolescent moves are psychosocial risk factors in adolescents for the consumption of alcohol and the perception of violence; that is, the type of family and the levels of maternal and paternal communication are relevant; Thus, the level of maternal communication and parental communication influence the perception of adolescent violence and that there is a relationship between the level of consumption and the level of perception of violence. It should be noted that adolescents' alcohol consumption occurs in all types of families and that despite not being statistically significant there is a relationship between the level of alcohol consumption of the adolescent and that of the friend

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN PARA MEJORAR LA TEMPERATURA DE INYECCION DE AIRE EN LAS ÁREAS DE PRODUCCION NUTRICIÓN - SALUD - ANIMAL EN LA PLANTA MONTANA S.A

El presente trabajo de investigación se realizó en la planta de la empresa Montana S.A, ubicada en el distrito de Santa Anita; departamento de Lima, durante los meses de agosto y diciembre del año 2020; a razón de un problema que involucraba directamente a los operadores de producción en la cual las salas del área de Nutrición-Salud-Animal no poseen un sistema de climatización, de allí el propósito de la presente investigación que consistió en el diseño de un sistema de climatización que mantenga el ambiente de las salas a temperaturas de confort que según la norma ASRAE 55-2004 debe estar entre 23°C y 25 °C .Para ello fue necesario el cálculo de las cargas térmicas de todas las salas mencionadas, luego seleccionar el equipo chiller y las unidades de tratamiento de aire que tendrán la función de inyectar aire climatizado a las salas. El presente diseño se justificó por las temperaturas altas de casi 30 °C en las salas y que provocan un ambiente sofocante al trabajar en consecuencia la planta tiene problemas en la producción y entrega de sus productos a los clientes debido a las paradas por parte de los operadores, provocando pérdidas económicas en la empresa. Es así que ante este problema se dimensionó y seleccionó los equipos que conforman el sistema de climatización obteniéndose la capacidad del equipo chiller de 310 KW y unidades de tratamiento de aire como Fan coil y UMA que inyectarán aire climatizado aproximadamente a 14°C de temperatura dando como resultado una variación de temperatura interna promedio en todas las salas de 3.856 °C, dando como resultado temperaturas internas en las salas dentro del rango del confort. Concluyendo que para la selección de equipos como el chiller y las unidades de tratamiento de aire requieren de los catálogos con los diferentes datos técnicos para la correcta selección e instalación de los mismos.Trabajo de suficiencia profesiona