La hidrogenació catalítica de nitrils i dinitrils és un dels mètodes industrials més utilitzats per a la síntesi d'una gran varietat d'amines. Entre aquests processos sobresurt la hidrogenació de 1,6-hexandinitril (adiponitril) per a l'obtenció de 1,6-hexandiamina (utilitzada com a comonòmer en la fabricació de Nylon-6,6) i per a l'obtenció de 6-aminohexannitril que s'utilitza per obtenir la caprolactama (utilitzada en la fabricació de Nylon-6). L'interès d'aquest procés a nivell industrial queda confirmat pel gran nombre de patents d'àmbit mundial registrades en els últims anys i totes elles de grans indústries químiques com BASF, Rhodia, Du Pont, DSM, etc.Donat que la selectivitat en la reacció de hidrogenació de dinitrils sembla està relacionada amb la morfologia i la basicitat dels catalitzadors, l'objectiu general d'aquest treball es centra en l'estudi de nous sistemes catalítics de níquel-magnèsia de morfologia octaèdrica i basicitat moderada, que ens permetin obtenir de forma selectiva: monoamina i/o diamina des de dinitrils, minimitzant la formació de productes de condensació i restes grafítiques responsables de la desactivació dels catalitzadors.En el desenvolupament d'aquest treball s'han plantejat els següents objectius parcials.1.- Síntesi i caracterització de precursors mixtes NiO-MgO amb partícules homogènies de morfologia octaèdrica, a partir de la descomposició de nitrat de níquel hexahidrat i utilitzant magnèsia de diferents procedències amb el fi de controlar la basicitat dels sistemes.S'han buscat varies vies sintètiques per obtenir de forma reproduïble precursors NiO-MgO de morfologia i mida de partícula desitjats. Així mateix s'han estudiat els factors que afecten l'estructura i les propietats superficials així com, la reducibilitat dels sistemes NiO-MgO.2.- Obtenció i caracterització de catalitzadors níquel-magnèsia. Estudis de l'activitat catalítica en la hidrogenació de dinitrils en fase vapor i a pressió atmosfèrica. Comparació amb catalitzadors de níquel màssics.S'han realitzat proves d'activitat catalítica per un dinitril model com el 1,4-butandinitril (succinonitril). Els millors sistemes catalítics han estat utilitzats posteriorment per a la hidrogenació d'un dinitril de major interès industrial, el 1,6-hexandinitril (adiponitril). Aquests resultats d'activitat van ésser comparats amb els obtinguts per un catalitzador comercial d'ampli utilització, el Ni-Raney.Els catalitzadors Ni-MgO, màssics Ni i Ni-Raney han estat sotmesos a un estudi de la seva evolució durant un llarg temps de reacció amb l'objectiu de correlacionar l'activitat i la vida activa de cada catalitzador amb les modificacions estructurals observades després de la reacció.De l'obtenció i caracterització dels precursors i catalitzadors Ni-MgO i la seva aplicació en la hidrogenació de dinitrils es conclou. La descomposició controlada de níquel hexahidrat per obtenir com única fase Ni3(NO3)2(OH)4 es una forma de preparar, després del procés de calcinació sistemes NiO-MgO de mida de partícula homogènia i morfologia octaèdrica. És possible sintetitzar sistemes NiO/MgO amb diferents característiques superficials i amb diferents graus d'interacció entre les fases òxid de níquel i magnèsia. La formació d'una solució sòlida entre els òxids NiO i MgO condueix a una forta interacció entre aquestes fases. Al augmentar la interacció entre les fases, la magnèsia inhibeix en major mesura la reducció de l'òxid de níquel. No obstant també condueix, durant el procés de reducció, a una menor sinterització de la fase metàl·lica, amb el que s'obtenen àrees metàl·liques elevades i mides de partícula semblants a un Ni-Raney comercial.Quan menor és la interacció entre las fases NiO-MgO, més definida està la morfologia octaèdrica. és possible obtenir de forma selectiva 6-aminohexannitril (80%) y 1,6-hexandiamina (100%), utilitzant catalitzadors de Ni-MgO. Aquests catalitzadors ens permeten obtenir de forma selectiva i durant un llarg període de temps el producte de major interès, el 6-aminohexannitril. La elevada selectivitat vers la formació de 6-aminohexannitril està relacionada amb la presencia de morfologia octaèdrica en els catalitzadors. No obstant, és important optimitzar les condicions de reacció per minimitzar les pèrdues d'àrea metàl·lica i així augmentar la vida del catalitzador. / La hidrogenación catalítica de nitrilos y dinitrilos es uno de los métodos industriales más utilizados para la síntesis de una gran variedad de aminas. De entre estos procesos cabe destacar la hidrogenación del 1,6-hexanodinitrilo (adiponitrilo) para obtener 1,6-hexanodiamina (utilizada como comonómero en la fabricación del Nylon-6,6) y para obtener 6-aminohexanonitrilo que sirve para obtener la caprolactama, (utilizada en la fabricación del Nylon-6). El interés de estos procesos a nivel industrial queda claramente confirmado por el gran número de patentes registradas de ámbito mundial en los últimos años y todas ellas pertenecientes a grandes industrias químicas como BASF, Rhodia, Du Pont, DSM, etc.Dado que la selectividad en la reacción de hidrogenación de dinitrilos parece estar relacionada con la morfología y basicidad de los catalizadores, el objetivo general de este trabajo se centra en el estudio de nuevos sistemas catalíticos de níquel-magnesia con morfología octaédrica y basicidad moderada, que nos permitan obtener de forma selectiva: monoamina y/o diamina, a partir de dinitrilos, minimizando la formación de productos de condensación y restos grafíticos responsables de la desactivación de los catalizadores.En el desarrollo de este trabajo se han planteado los siguientes objetivos parciales. 1.- Síntesis y caracterización de precursores mixtos NiO-MgO con partículas homogéneas de morfología octaédrica, a partir de la descomposición de nitrato de níquel hexahidrato y utilizando magnesia de diferentes procedencias con el fin de controlar la basicidad de los sistemas.Se han buscado varias vías sintéticas para obtener de forma reproducible precursores NiO-MgO de morfología y tamaño de partícula deseados. Asimismo se han estudiado los factores que afectan la estructura y las propiedades superficiales así como, la reducibilidad en los sistemas NiO-MgO.2.- Obtención y caracterización de los catalizadores níquel-magnesia. Estudios de la actividad catalítica en la hidrogenación de dinitrilos en fase vapor y a presión atmosférica. Comparación con catalizadores de níquel como único componente.Se han realizado pruebas de actividad catalítica para un dinitrilo modelo como el 1,4-butanodinitrilo (succinonitrilo). Los mejores sistemas catalíticos han sido utilizados posteriormente para la hidrogenación del dinitrilo de mayor interés industrial, el 1,6-hexanodinitrilo (adiponitrilo). Estos resultados de actividad fueron comparados con los obtenidos por un catalizador comercial ampliamente utilizado, el Ni-Raney. Los catalizadores Ni-MgO, Ni y Ni-Raney han sido sometidos a un estudio de su evolución durante un largo tiempo de reacción con el fin de correlacionar la actividad y vida activa de cada catalizador con las modificaciones estructurales observadas después de la reacción.De la obtención y caracterización de los precursores y catalizadores Ni-MgO y su aplicación en la hidrogenación de dinitrilos se ha concluido:La descomposición controlada de nitrato de níquel hexahidrato para obtener como única fase Ni3(NO3)2(OH)4, es una forma de preparar, tras el proceso de calcinación sistemas NiO-MgO de tamaño de partícula homogéneo y morfología octaédrica. Así es posible sintetizar sistemas NiO/MgO con diferentes características superficiales y con diferentes grados de interacción entre las fases óxido de níquel y magnesia.  La formación de una solución sólida entre los óxidos NiO y MgO conduce a un una fuerte interacción entre estas fases. Al aumentar la interacción entre las fases, la magnesia inhibe en mayor medida la reducción del óxido de níquel aunque también conduce, durante el proceso de reducción, a una menor sinterización de la fase metálica, con lo que se obtienen áreas metálicas elevadas y tamaños de partícula parecidos a un Ni-Raney comercial. Cuanto menor es la interacción entre las fases NiO-MgO, más definida está la morfología octaédrica. Es posible obtener de forma selectiva 6-aminohexanonitrilo (80%) y 1,6-hexanodiamina (100%), utilizando catalizadores de Ni-MgO. Estos catalizadores nos permiten obtener de forma selectiva y durante un largo periodo de tiempo el producto de mayor interés el 6-aminohexanonitrilo. La elevada selectividad hacia la formación de 6-aminohexanonitrilo está relacionada con la presencia de morfología octaédrica en los catalizadores. No obstante, es importante optimizar las condiciones de reacción para minimizar las perdidas de área metálica y así aumentar la vida del catalizador. / Hydrogenation of nitriles is one of the most widely used methods to obtain amines commercially. One interesting industrial process is the hydrogenation of 1,6-hexanedinitrile (adiponitrile) to obtain 1,6-hexanediamine which is used as a precursor in the preparation of Nylon-6,6, and also to obtain 6-aminohexanenitrile, which is used in the preparation of caprolactam (precursor to Nylon-6). The industrial interest of these processes is clearly confirmed by the great number of registered world patents in the last years, all supported by chemical industries such as BASF, Rhodia, Du Pont, DSM, etc.The selectivity in the hydrogenation of dinitriles seems to be related to the morphology and basicity of the catalysts. The aim of this work is the study of new catalytic systems of nickel-magnesia with octahedral morphology and moderate basicity that allow us to obtain selectively from dinitriles: monoamine and/or diamine, decreasing the formation of condensation products and graphitic residual which are responsible for catalyst deactivation.In order to carry out this work the following partial objectives have been developed.1.- Synthesis and characterization of NiO-MgO samples with homogeneous particles of octahedral morphology, from the decomposition of nickel nitrate hexahidrate and using different sources of magnesia with the purpose of controlling the basicity of the final systems. To obtain NiO-MgO with the desired particle size and morphology, different preparative paths have been designed. Also, the factors that affect the structure and the surface properties as well as the reducibility of the NiO-MgO systems, have been studied.2.- Preparation and characterization of nickel-magnesia catalysts. Studies of the catalytic activity for the dinitrile hydrogenation in the gas phase at atmospheric pressure. Comparison with bulk nickel catalysts.Tests of catalytic activity for a model dinitrile as the 1,4-butanodinitrile (succinonitrile) have been carried out. The best catalytic systems have been later used for the hydrogenation of 1,6-hexanedinitrile (adiponitrile) which is a dinitrile with more industrial interest. These activity results were compared with those obtained for an usual industrial hydrogenation catalyst, Raney-Ni. The Ni-MgO systems, bulk Ni and Raney-Ni catalysts have been subjected to a study of their evolution during a long time of reaction in order to correlate the activity and lifetime of each catalyst with the structural modifications observed after reaction.The preparation and characterization of the catalytic precursors and their corresponding catalysts, as well as their application to the dinitriles hydrogenation allow us to make the following conclusions: The controlled decomposition of nickel nitrate hexahidrate to obtain Ni3(NO3)2(OH)4 as a single phase is a way to prepare, after calcination, NiO-MgO systems with homogeneous particle size and octahedral morphology. It is possible to synthesize NiO/MgO systems with different surface characteristics and also with different interaction degrees between the nickel oxide and magnesia phases. The formation of a NiO-MgO solid solution leads to a strong interaction between the oxides. When this interaction increases, the reduction of nickel oxide decreases. However, during the reduction process of this solid solution phase there is also a lower sintering effect and, therefore, higher metallic areas and similar particle sizes that those obtained by using a Raney-Ni commercial catalyst, are obtained.  Octahedral morphology seems to be favoured when there is a lower interaction between the NiO-MgO phases. It is possible to obtain selectively 6-aminohexanenitrile (80%) and 1,6-hexanediamine (100%) by using Ni-MgO catalysts. Ni-MgO catalysts allow us to obtain selectively and during a long period of time the product of more interest, 6-aminohexanonitrile. This high selectivity towards 6-aminohexanenitrile is related to the presence of octahedral morphology. However, a key point will be to choose the optimum reaction conditions in order to obtain the desired products, maintaining the maximum surface and metallic area values.

La present Tesi Doctoral es basa en la preparació, caracterització i assaig de catalitzadors suportats. Els materials preparats són híbrids orgànico-inorgànics derivats de silici. S'han utilitzat diferents mètodes de preparació, principalment el procés sol-gel. En primer lloc, s'han obtingut materials derivats d'un complex de Pd de tipus bipiridínic que s'han utilitzat com a catalitzadors en reaccions de Suzuki, Heck i Sonogashira, mostrant una elevada activitat i un bon reciclatge. També s'han sintetitzat materials derivats de sals d'imidazoli i de dihidroimidazoli que ens han permès, per una banda, preparar complexos de Ru suportats derivats de catalitzadors de Grubbs. Aquests catalitzadors s'han assajat en reaccions de ring closing metathesis de diens i enins. L'activitat i el reciclatge en aquest cas van ser baixos. Els mateixos híbrids orgànico-inorgànics, juntament amb Pd(OAc)2, s'han assajat en reaccions de Suzuki, Heck i Sonogashira, amb una bona activitat i s'han pogut reutilitzar. Finalment, aquests materials han resultat ser actius i reciclables com a organocatalitzadors en condensacions de Knoevenagel. Amb els lligands bi- i trisililats derivats de sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues s'ha estudiat l'autoestructuració de materials híbrids orgànico-inorgànics. Algunes de les sals d'imidazoli no sililades que s'han sintetitzat han resultat ser cristalls líquids iònics. S'han estudiat les seves propietats mesomòrfiques i les seves possibles aplicacions. / The present Doctoral Thesis is based on the preparation, characterization and assay of supported catalysts. We focused on organic-inorganic hybrid silica materials. Different methods have been used in the preparation of these materials, mainly the sol-gel process. Firstly, materials derived from a bipyridinic Pd complex have been obtained which have been tested as catalysts in Suzuki, Heck and Sonogashira reactions, showing a high activity and a good recycling. Materials derived from imidazolium and dihydroimidazolium salts have been also synthesized which serve us to prepare Ru supported complexes derived from Grubbs catalysts. These catalysts have been tested in diene and enyne ring closing metathesis reactions. The activity and recycling in this case was low. The same organic-inorganic hybrid materials, with Pd(OAc)2, have been tested in Suzuki, Heck and Sonogashira reactions, with a good activity and they have been reused. Finally, these materials were active and recyclable as organocatalysts in Knoevenagel condensations. The self-structuration of new organic-inorganic hybrid materials prepared with bis- and trisilylated ligands derived from imidazolium salts with long hydrocarbonated chains have been studied. Some of the non-silylated imidazolium salts were ionic liquid crystals. Their mesomorphic properties and their possible applications have been studied.

En los últimos años, la química de los compuestos organometálicos ha experimentado un extraordinario auge debido fundamentalmente a dos hechos importantes. En primer lugar, la creciente utilización de numerosos derivados como catalizadores en procesos industriales de suma importancia (proceso oxo, proceso Wacker, polimerización de olefinas, etc.); en segundo lugar, ha obligado a revisar y ampliar muchos aspectos teóricos relacionados con la estructura y enlace de compuestos químicos.Desde que se prepararon los primeros compuestos organométalicos, la búsqueda de los factores responsables de la estabilidad de estas sustancias ha constituido el centro de estudio de los investigadores dentro de este campo de la química. En este sentido debe destacarse la mayor estabilidad y facilidad de formación de compuestos organometálicos con enlaces Q(M-C) cuando M es un átomo de uno de los grupos de elementos normales en relación a los de transición. Esta diferencia se atribuyó inicialmente a una menor energía de los enlaces Q(M-C) cuando participan elementos de transición. No obstante, los datos termodinámicos que se poseen en la actualidad indican que las energías de estos enlaces son análogas,independientemente del tipo del metal.Estos resultados permiten proponer que la distinta estabilidad observada es de origen cinético más que termodinámico, en el sentido de que con metales de transición pueden actuar mecanismos de reacción con bajas energías de activación, que conduzcan a la descomposición de los compuestos organometálicos. Si bien aún en el presente no es una cuestión totalmente resuelta, sí se dispone de algunas ideas generales, desarrolladas inicialmente por Chatt a finales de la década de los años cincuenta, en cuanto a la influencia del metal y los distintos tipos de ligandos sobre la estabilidad de los compuestos organometálicos con enlaces Q(M-C).El estudio comparativo de las propiedades de los compuestos organometálicos de los metales de transición, ha mostrado que tanto la naturaleza del metal como la de los ligandos orgánicos tiene suma importancia en cuanto a la estabilidad final del complejo. Para un determinado grupo de elementos de transición, se observa que la estabilidad de los compuestos organometálicos con enlace Q(M-C), aumenta al incrementar el peso atómico del metal. Así, los compuestos organometálicos de Pt son más estables que los análogos de Pd o Ni.La influencia del grupo orgánico sobre la estabilidad del enlace Q(M-C) se observa en que los compuestos con grupos arílicos son más estables que los que poseen grupos alquílicos. Este hecho puede atribuirse a la existencia, en estos últimos, de ciertos mecanismos de descomposición más favorables, como es el caso de la beta-eliminación. El efecto de la electronegatividad del grupo orgánico se manifiesta en que para compuestos de un mismo metal se ha encontrado una mayor estabilidad para el grupo orgánico CF3 que para CH3. La misma gradación se observa en el caso de que el grupo orgánico sea C6F5 o C6H5. Los compuestos organometálicos con enlaces Q(M-C) están generalmente estabilizados por- la presencia de ligandos neutros como fosfinas, arsinas, CO, etc., que poseen una notable capacidad pi-aceptora, que producen un aumento en la diferencia de energía entre los orbitales moleculares ocupados y vacíos del complejo. Se ha indicado también que la capacidad estabilizadora de estos ligandos puede relacionarse con la saturación que producen en las posiciones de coordinación del metal central, con lo que se dificulta el ataque de distintos reactivos o del propio disolvente al compuesto.No obstante, recientemente han logrado obtenerse algunos compuestos organometálicos estables sin ligandos neutros, del tipo MRn y MR(x-)n.Un factor de gran interés al considerar la estabilidad final de los compuestos organometálicos plano-cuadrados del tipo [MXRL2] o [MR2L2], siendo R un grupo arilo, es la presencia de uno o varios sustituyentes voluminosos en posición orto (efecto orto). Aunque en un principio el efecto orto fue explicado en base a consideraciones electrónicas y también estéreas, los resultados obtenidos en los últimos años parecen mostrar que los efectos estéreos son los más importantes al bloquear posiciones de coordinación del metal central, necesarias para iniciar determinados mecanismos de descomposición del complejo.Si bien la importancia del efecto orto sobre la estabilidad de este tipo de compuestos disminuye al aumentar el peso atómico del metal, puede ser, en ocasiones, la única causa que justifique la notable estabilidad de compuestos organometálicos con enlace Q(M-C).Una línea de investigación que se viene desarrollando en este Departamento intenta profundizar sobre los factores que afectan la estabilidad del enlace metal-carbono, principalmente en compuestos del tipo [MXRL2] o [MR2L2], siendo R un grupo aromático total o parcialmente clorado y L una fosfina terciaria o amina aromática. Hasta el momento se han obtenido compuestos donde M es Ni, Pd, Pt, Co o Fe; no obstante cabe señalar que con Pt únicamente se han estudiado compuestos del tipo [PtX(C6Cl5)(PEt3)2].Dado que ya se habían preparado compuestos de Ni y Pd del tipo [MXR(PPh.3)2] con grupos arílicos parcial o totalmente clorados, pareció interesante ampliar el estudio a compuestos análogos de platino, lo que haría posible observar, especialmente, la influencia del número y posición de los átomos de cloro existentes en el anillo aromático, sobre la estabilidad y reactividad de estos compuestos.Así mismo, este estudio permitiría comparar los resultados con los obtenidos anteriormente en las series análogas con los otros metales indicados.La conocida inercia de los complejos de platino, junto con el gran volumen que posee la PPh3, impedía la aplicación de los métodos tradicionales de síntesis basados en el uso de organomagnésicos y organoliticos; por lo que fue necesario ensayar nuevos métodos capaces de conducir a los compuestos organometálicos de platino: previstos en un principio.En este sentido, se procedió al estudio de la acción de los derivados organomercúricos sobre el dihalocomplejo de plata, no cis-[PtCl2(PPh3)2]. Mientras que en solución el proceso no condujo a resultados satisfactorios, cuando la reacción se realizó en estado fundido, se obtuvieron los organoderivados de platino con un rendimiento suficiente como para considerar el proceso como un buen método de síntesis de estas sustancias.En este trabajo se describe la preparación y estudio de compuestos del tipo trans-[PtClR(PPh3)2] siendo R= Ph; 2,5-C6H3Cl2; 2,3,4- y 2,4,6-C6H2Cl3; 2,3,4,5-, 2,3,4,6- y 2,3,5,6-C6HCl4 y C6Cl5, mediante la acción de los organoderivados de mercurio, HgR2, sobre el cis-[PtCl2(PPh3)2], efectuando la reacción en estado fundido. Por otra parte, también se estudia la acción de los HgR2 sobre el compuesto Pt(PPh3)3, que conduce a la obtención de las sustancias de fórmula [(PPh3)2RPt-HgR], con enlace directo Pt-Hg. Estos compuestos han resultado ser sumamente interesantes ya que son precursores de los complejos de platino con dos grupos orgánicos del tipo [ptR2(PPh3)2] o [ptRR'(PPh3)2].Los nuevos compuestos obtenidos han sido caracterizados mediante sus análisis elementales, temperaturas de fusión o descomposición, conductividades molares en solución acetónica, susceptibilidades magnéticas, espectros electrónicos y de infrarrojo, espectros Raman, espectros de resonancia magnética nuclear de 1H y de 31P.Así mismo se ha estudiado la reactividad que presentan todas estas sustancias frente a reactivos como halógenos, cloruro de hidrógeno, ácido trifluoroacético, y en procesos de metátesis y de sustitución de fosfinas, Cabe destacar que la acción del ácido trifluoroacético frente a los compuestos que contienen enlace directo Pt-Hg, provoca la rotura de éste, conduciendo finalmente a una nueva serie de compuestos de Pt(III) con ligando trifluoroacetato, del tipo [Pt(CF3CO2)R(PPh3)2] .

The oxidative addition proved to be a useful method to prepare platinum (II) hydridotiolate by reaction of tetrakis(triphenylphosphine)platinum(0) with aminothiolate and phosphinothiolate ligands like cysteamine, cysteine ethyl and methyl Esther, 2-(diphenylphosphino)ethanetiol and 2-(diphenylphosphino)propanetiol.The complexes are square-planar and the aminothiolate or phosphinothiolate ligands are chelated to platinum (II). The hydrido ligand is trans to the sulfur and the other coordination position is occuped by a triphenylphosphine ligand. The complexes are mononuclear and they show low symmetry. The only symmetry element, the plan is broke if the ligand is branched, obtaining asymmetric complexes C1.If the ligand has electronic or esteric impediments the reaction doesn't run and the starting products are recovered. This was observed with N,N-dimethylcysteamine and penicylamine methyl esther ligands. In the special case of orthoaminotiophenol the hydridotiolate was obtained but the ligand was not chelated.The aminothiolate complexes don't show solution equilibrium. Otherwise, the complexe with 2-(diphenylphosphino)ethanetiol show an isomerisation equilibrium which forms cis isomer as a minor component. The complexe with 2-(diphenylphosphino)-propanetiol shows a conformational equilibrium between chair and twist forms.The complexes have been tested as catalyst precursors in hydroformylation and hydrosilylation reactions.The hydroformylation reaction runs only in presence of SnCl2 as cocatalyst. Catalytic activity depends on the presence of triphenylphosphine and, with less magnitude, CO and H2 pressure. We also studied the enantioselectivity using a chiral complexe.In the hydrosililation reaction, catalysts run with good results (<90%) using triethylsilane as silicon hydride. Dehydrogenative addition product has been also found in this reaction.

En el presente trabajo se ha estudiado la actividad catalítica de diferentes tamices moleculares sólidos con acidez de Lewis, sintetizados en el Instituto de Tecnología Química, utilizándolos como catalizadores en reacciones de Mukaiyama y de tipo Mukaiyama, que son reacciones con formación de enlaces C-C de gran interés en catálisis i química fina. Los catalizadores desarrollados han sido diversos tamices moleculares microporosos como zeolitas, mesoporosos del tipo MCM-41 i macroporosos como zeolitas deslaminadas, todos ellos con diferentes metales con propiedades de ácido Lewis incorporados en la red. Los resultados obtenidos, rendimientos prácticamente cuantitativos en tiempos de reacción muy cortos, son de especial interés en catálisis i química fina ya que los materiales desarrollados permitirían llevar a cabo reacciones con formación de enlaces C-C de forma sencilla, en condiciones heterogéneas muy suaves i con reutilización del catalizador, cumpliendo en gran medida los criterios de la química verde. Este hecho posibilitaría la aplicación industrial del proceso así como abriría una puerta hacia el desarrollo de nuevos materiales catalíticos todavía más activos y selectivos. / Garro Martínez, R. (2007). Catalitzadors sòlids àcids de Lewis en reaccions de mukaiyama i de tipus mukaiyama. Un exemple d'aproximació a la química verda [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1835

El aumento de la cantidad de lodos y las dificultades inherentes a su aplicación agrícola y/o disposición en vertederos, hace necesario encontrar nuevas alternativas para su gestión. A nivel europeo, hoy en día se tiende hacia la aplicación de tratamientos térmicos (incineración, pirólisis y gasificación) que permiten una valoración energética de los lodos, si bien generan un residuo sólido que sigue siendo necesario gestionar. El problema medioambiental provocado por (malos) olores resulta difícil de abordar de una manera genérica, teniendo en consideración la propia naturaleza del olor y sus posibles causas. Los olores en las EDARs son provocados básicamente por la degradación de la materia orgánica en condiciones anaeróbicas y se detectan en todas las operaciones unitarias en diferentes niveles de concentración. Esta tesis incidiendo en ambos aspectos, tiene por objeto investigar la valorización de lodos como materiales precursores de adsorbentes/ catalizadores para la eliminación de olores en el entorno de las EDARs, maximizando la reutilización de los lodos.Para la realización de los experimentos se han seleccionado lodos procedentes de tres EDARs situadas en la región de Girona (SC, SB, SL) que difieren en cuanto al tratamiento de los lodos. Ambas muestras han sido caracterizadas con el fin de determinar las diferencias más importantes en los lodos de partida. Los parámetros de caracterización incluyen el análisis de composición química (análisis elemental e inmediato, determinación contenido en cenizas, medida pH, DRX, FT-IR, SEM / EDX) así como análisis de superficie (adsorción de N2 y CO2). En primer lugar los lodos caracterizados han sido sometidos a diferentes tratamientos térmicos de gasificación y pirólisis y los adsorbentes/ catalizadores obtenidos se han probado como adsorbentes para la eliminación de H2S. Como consecuencia de este estudio, se ha desechado el uso de uno de lodos (SC) puesto que se obtenían resultados muy similares a (SB), a continuación el estudio se centró en el lodo de SL. Con este objetivo se han preparado 12 muestras 6 de ellas pirolizadas y 6 gasificadas en el rango de temperaturas que comprende 600-1100 ºC. Posteriormente las muestras han sido caracterizadas y se ha determinado la capacidad de eliminación (x/M) del H2S. Los resultados muestran que hemos sido capaces de obtener unos materiales que si bien, presentan un bajo desarrollo de porosidad dan lugar a valores de capacidades de eliminación elevados y comparables a carbones y materiales adsorbentes comerciales (Centaur, Sorbalit). Las elevadas eficiencias de eliminación se atribuyen básicamente a la presencia de especies catalíticamente activas tales como los óxidos mixtos de calcio y hierro determinados por DRX en las muestras tratadas térmicamente. El segundo bloque de resultados se centra la mejora de las propiedades texturales de estos materiales adsorbentes. Con este objetivo se llevaron acabo procesos de activación física con CO2 y química con H3PO4 e hidróxidos alcalinos (NaOH y KOH), que hasta el momento no se había probado con este tipo de precursores. Los resultados indican que la activación física (CO2) y química (H3PO4) no son unos buenos métodos para la obtención de adsorbentes altamente porosos con este tipo de materia prima bajo las condiciones probadas, sin embargo la activación con hidróxidos alcalinos da lugar a materiales adsorbentes con superficies específicas de hasta 1600 m2g-1. En el caso de la activación con hidróxidos, tanto el incremento de la relación agente activante/ precursor como el incremento de la temperatura producen un descenso del rendimiento, al mismo tiempo que incrementan el valor de SBET.Los materiales resultantes de la activación con hidróxidos alcalinos se han probado como adsorbentes/ catalizadores para la eliminación de H2S. Los resultados indican que un incremento del área superficial no es indicativo de un aumento de la capacidad de eliminación dada la naturaleza ácida de estos materiales obtenidos. Con el fin de contrarrestar el efecto ácido de estos materiales se han realizado los mismos ensayos añadiendo NaOH al lecho de reacción llegando a valores de x/M de hasta 450 mgg-1. Posteriormente también se han realizado ensayos de eliminación de NH3 con algunas de estas muestras, y los resultados obtenidos de x/M son del orden de carbones activados comerciales. Los materiales adsorbentes obtenidos tras la activación con hidróxidos alcalinos se convierten en materiales muy atractivos para ser utilizados como adsorbentes/ catalizadores de múltiples contaminantes (COVs, Hg...). / During the last years there has been an increase in the number of wastewater treatment plants arising after the implementation of regulatory policies focused on sustainable development of contemporary societies. A large quantity of sewage sludge is produced and in addition, some traditional disposal routes are coming under pressure and others are being phased out. Therefore, it is necessary to seek cost-effective and innovate solutions to the problem incurred by sewage sludge disposal. Nowadays, the tendency in Europe is to use this residue to obtain energy by thermal treatments, such as incineration, pyrolysis and gasification, though during this treatment a residue that needs to be disposed is generated.Furthermore, the environmental problems prompted by odors are difficult to solve take considering the different origin and reasons for these bad smells. Bad smell in waste water treatment plants is produced basically by organic matter degradation. This thesis takes into account these two aspects. The aim of this work focuses on the revalorization of sewage sludge to obtain / prepare adsorbents / catalysts from various sewage-based precursors and their application in H2S and in NH3 abatement at ambient temperature. These two latter compounds are paradigmatic in odor related problems.The sewage sludge samples used in this study were obtained from three Spanish WWTPs located in Girona (SC, SB, SL). The influent of these selected facilities is mainly of domestic origin and differs in sludge treatment schemes. A detailed characterization of the solids under consideration is carried out, as a purpose to define the main differences. The techniques used to characterize precursors include chemical characterization (elemental analysis, ash content, pH determination, DRX, FT-IR, SEM / EDX), as well as their porosity characterization (physical adsorption of N2 and CO2).In the first part of the study we focused on dried samples that were subjected to different thermal treatments such as pyrolysis and gasification at different temperatures. The adsorbents/catalysts obtained were used for H2S removal. Afterwards, 12 samples were prepared from SL, 6 of them gasified between 600 - 1100 ºC and 6 pyrolysed at the same temperatures. The samples were characterized and used as an adsorbents for H2S removal. The results shown that we were able to obtain adsorbents with high removal efficiencies despite their low porosity development. These adsorption capacities values (x/M) are in the same range or even higher than x/M values from commercial active carbons (Centaur, Sorbalit). These high x/M values have been prompted to catalytic species such as dicalcium ferrite, identified by XRD.The second part of the study was focused on the preparation of adsorbents from these sewage sludge-based precursors (SB, SL) using different activation processes. Specifically, physical activation with CO2, H3PO4 activation and alkaline hydroxide activation were explored. It is worth noticing that, as far as we know, there are no previous studies in the literature dealing with the activation of sewage sludge by alkaline hydroxides (NaOH or KOH), whereas CO2 and H3PO4 have been scarcely used for the activation of this precursor. The results of the textural characterization of the materials prepared from physical activation by CO2 and chemical activation by H3PO4 show that, these precursors are not a suitable for the preparation of adsorbents by these two methods. Nevertheless, chemical activation by alkaline hydroxides can be a suitable method to develop porosity and surface areas higher than 1600 m2g-1 can be obtained from both sewage sludge precursors (SB, SL). An increase in the hydroxide: precursor ratio leads to an enhancement of the adsorption capacity of the adsorbents. The resultant materials were tested as adsorbents/catalyst for H2S abatement. The results shown that we are been able to obtain adsorbents from sludge-based materials with high surface areas but with relatively low adsorption capacities as a consequence of its acidic nature. NaOH was added to the adsorption bed to counteract the acidic nature of these materials. The x/M values obtained are higher than 450 mgg-1. In addition, some of these materials were used for NH3 removal being the results obtained comparable to those for commercial activated carbons x/M values, tested under similar experimental conditions. These "new" activated materials can be used as adsorbents for many environmental applications such as VOC, Hg removal, etc.