Deshidratación de xilosa a furfural catalizada por bronzes de óxidos mixtos W-Nb-O altamente estables
Appl. Catal. A: Gen. 2025, 674, 120912
https://doi.org/10.1016/j.apcata.2025.120467
Resumen
En este trabajo se ha estudiado la reacción de deshidratación de la xilosa (un azúcar representativo de tipo C5) a furfural, utilizando óxidos mixtos W-Nb-O con estructura tipo bronze hexagonal o seudo-cristalina, que presentan propiedades texturales y ácidas controladas, así como una elevada estabilidad bajo las condiciones de reacción. Se preparó una serie de óxidos metálicos W-Nb-O con diferentes relaciones W/Nb mediante un método hidrotérmico, los cuales fueron caracterizados mediante diversas técnicas fisicoquímicas y ensayados en reactores tipo autoclave en fase líquida. La influencia de la composición sobre la actividad catalítica se evaluó modulando las propiedades de acidez Brønsted/Lewis de los materiales W-Nb-O. De manera interesante, los resultados catalíticos óptimos para la deshidratación de xilosa a furfural en un sistema monofásico (mezcla agua/etanol) se obtuvieron con el catalizador W0.20Nb0.80Ox alcanzándose una selectividad a furfural comparable a la del catalizador industrial de ácido sulfúrico. La productividad a furfural (0,683 gFur·gCat-1·h-1obtenida con este catalizador W-Nb-O fue superior a la calculada para la mayoría de los catalizadores ácidos sólidos más relevantes y recientemente reportados, tanto en sistemas mono- como bifásicos.La actividad catalítica del material W-Nb-O permaneció prácticamente invariable tras tres reutilizaciones consecutivas, y su estructura y composición química se mantuvieron sin cambios ni después de tres ciclos catalíticos ni tras un experimento prolongado de 14 días bajo las condiciones óptimas de reacción. Los resultados de reactividad se explican por la combinación de sitios ácidos Brønsted y Lewis, consecuencia de la diferente incorporación del niobio en la estructura tipo bronze.
Autores:: Francisco Cernicharo-Toledo, Agustín de Arriba, Jesús Lopez-Sanchez , Jose M. Lopez-Nieto, Marcelo E. Domine
Síntesis de catalizadores mesoporosos Sn–Zr sulfatados para la deshidratación selectiva de monosacáridos tipo hexosa
Chem. Open 2025, 14, e202400480
https://doi.org/10.1002/open.202400480
Resumen
Se estudia la síntesis de sitios ácidos de tipo Brønsted y Lewis combinados en materiales SBA-15 mediante la incorporación de Zr y Sn en el soporte mesoporoso, seguida de un procedimiento de sulfatación para obtener catalizadores ácidos mejorados aplicados a la deshidratación selectiva de fructosa a 5-hidroximetilfurfural (HMF).
Se emplean diferentes métodos de preparación para obtener el material sulfatado Sn–Zr–SBA-15, con una adecuada combinación de acidez Brønsted/Lewis. Las muestras se caracterizan mediante diversas técnicas analíticas y espectroscópicas, observándose una correlación entre el procedimiento de síntesis y las características ácidas de los materiales.
Estas propiedades se evalúan en la conversión catalítica de soluciones concentradas de fructosa (30 % p/p) hacia HMF en un sistema bifásico (agua + iso-butilcetona/2-butanol). El catalizador más eficiente, SO₄/Sn–Zr–SBA-15 (relación molar Zr/Sn = 1,98), alcanza ≥ 70 % de rendimiento a HMF con ≈ 90 % de conversión de sustrato bajo condiciones óptimas de reacción (150 °C durante 120 min).
Estos resultados son especialmente relevantes considerando las elevadas concentraciones iniciales de fructosa utilizadas en comparación con las empleadas habitualmente en trabajos previos. Este catalizador presenta una mayor proporción de sitios ácidos Brønsted/Lewis (B/L) de fuerza moderada y una menor densidad total de sitios ácidos en comparación con las demás muestras evaluadas, lo cual se atribuye principalmente a la presencia de especies de estaño y circonio bien dispersas, así como a las propiedades ácidas mejoradas proporcionadas por los grupos sulfato en el material.
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Autores:: Eliana Diguilio, Horacio Falcón, Marcelo E. Domine, María Laura Martínez