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Desenvolvimento de blendas poliméricas de PLA/Amido e PVDF/Amido para aplicações como biomateriais / Development of PLA/Starch and PVDF/Starch polymeric blends for applications as biomaterials

Pereira, João Domingos Augusto dos Santos [UNESP] 29 April 2016 (has links)
Submitted by JOÃO DOMINGOS AUGUSTO DOS SANTOS PEREIRA (jdapereira1@yahoo.com.br) on 2016-06-22T14:29:05Z No. of bitstreams: 1 Tese-Joao-Final-1506.pdf: 5514546 bytes, checksum: 2745243ab942ec11ef93c6cdc29078f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-06-24T19:02:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_jda_dr_bauru.pdf: 5514546 bytes, checksum: 2745243ab942ec11ef93c6cdc29078f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-24T19:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_jda_dr_bauru.pdf: 5514546 bytes, checksum: 2745243ab942ec11ef93c6cdc29078f4 (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Espumas de PLA/Amido e PLA/Amido/Sepiolita (SEP) com distintas composições foram produzidas. As amostras foram caracterizadas pelas seguintes técnicas: i) microscopia eletrônica de varredura (MEV); ii) medidas de densidade (ρ); iii) calorimetria diferencial exploratória (DSC), iv) análise mecânica (flexão e tração); v) análise térmica dinâmico mecânica (DMTA); vi) testes in vivo. Nas imagens de MEV, tanto nos precursores quanto nas espumas, a interface entre as fases foi eminentemente física com duas fases distintas e houve ocorrência de lacunas entre elas, sendo que um aumento no tamanho das lacunas foi observado nas espumas. Observou-se que nas amostras com SEP ocorreu uma maior geração de células com menores dimensões e mais compactas. Isto demonstra que a SEP apresentou, assim como os grânulos de amido, o comportamento de agente de nucleação. Nas medidas de ρ os menores valores ocorreram com as amostras originárias do autoclave e do banho de glicerina, respectivamente. Essas diminuições foram consistentes com a expansão da matriz de PLA observada nas imagens de MEV. Nas medidas de DSC, em geral, a adição do amido ao PLA implicou no aumento da Xc. Tal efeito sucedeu-se devido a interface entre o amido e o PLA ser mais energética, o que facilitou a formação de cristais na matriz de PLA. Nos compósitos contendo SEP, em geral, maiores valores de Xc foram observados quando comparados com as blendas de PLA/amido nas mesmas proporções de materiais. Esse comportamento provavelmente está associado ao efeito da SEP como agente nucleante no PLA. Na análise mecânica, tanto no ensaio de flexão quanto no de tração, com o aumento do conteúdo de amido nas blendas menores foram a resistência e a deformação máxima, bem como a tensão e a deformação de ruptura. Adicionalmente, o mesmo comportamento de diminuição foi mantido para os compósitos com a SEP. No entanto, no ensaio de tração, essas amostras apresentaram medidas com valores maiores do que o das blendas. Nos resultados observados via DMTA, em geral, a adição do amido e da SEP diminuíram a rigidez da matriz PLA, ou seja, valores de E' menores nas blendas e nos compósitos do que nas amostras de PLA puro. No estudo in vivo, aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais da FCT/UNESP, Presidente Prudente, São Paulo, Brasil (processo nº 02/2014), foram utilizados 18 ratos machos da linhagem Wistar (Rattus novergicus, variedade albina, Rodentia, Mammalia) com idade de 120 dias, obtidos junto à Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE). Os animais foram submetidos a processo cirúrgico para a implantação das amostras e após 40 semanas, contadas a partir da data da cirurgia de implantação, as amostras foram removidas. Para a análise da morfologia estrutural das amostras e tecidos removidos, medidas de MEV e microscopia ótica (MO) foram realizadas, respectivamente. Observou-se pela técnica de MEV que as superfícies das amostras pós implante apresentaram um padrão de recobrimento por tecido biológico com morfologia capsular. Nas fotomicrografias obtidas pela MO estruturas como fibras musculares, tecido adiposo (TA) e conjuntivo denso (TCD) foram observados. Além disso, em algumas fotomicrografias foram observados poucos pontos focais de infiltrado inflamatório. Próximo ao tecido muscular foi observada a presença de TA permeado de TCD, caracterizando como um tecido capsular. / Foams of PLA/Starch and PLA/Starch/Sepiolite (SEP) with different compositions were produced. The following techniques were used in the samples characterization: i) scanning electron microscopy (SEM); ii) density (ρ) measures; iii) differential scanning calorimetry (DSC), iv) mechanical analysis (flexion and traction); v) dynamic mechanical thermal analysis (DMTA); vi) in vivo test. In the SEM images, in both foams and precursors, the interface between the phases was eminently physic with two distinct phases with gaps between them, and an increase in size of the gaps was observed in the foam. It was observed that in the samples with SEP occurred greater generation of smaller cell and more compact. This demonstrates that SEP presented, as well as the starch granules, the nucleating agent behavior. In ρ measures the lowest values were found in samples originating from the autoclave and glycerine bath, respectively. These decreases were consistent with the expansion of PLA matrix observed in the SEM images. In the DSC measurements in general, the starch addition to PLA resulted in increased Xc. This effect happened because the interface between starch and PLA be more energetic, which facilitated the crystals formation in the PLA matrix. In composites containing SEP, generally larger Xc values were observed when compared with the PLA/starch blends in the same proportions materials. This behavior is probably related to the effect of the SEP as a nucleating agent in the PLA. In the mechanical analysis, flexion and traction, with increasing starch content in the blends lower resistance and maximum deformation as the tension and rupture deformation were obtained. Additionally, the same decrease in performance was maintained for composites SEP. However, in the tensile test, these samples showed values greater than the blends. In the results observed via DMTA, in general, the addition of starch and SEP resulted in a stiffness decrease of PLA matrix, that is, E' lower values for blends and composites when compared with pure PLA samples. In the in vivo study, approved by the Ethics Committee on Animal Use the FCT/UNESP, Presidente Prudente, São Paulo, Brazil (process No. 02/2014), 18 rats Wistar (Rattus norvegicus, albino variety, Rodentia, Mammalia) were used with age of 120 days, obtained from the Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE). The animals underwent surgical procedure for samples implantation, after 40 weeks counted from the implantation surgery date, the samples were removed. For structural analysis of removed samples and tissues SEM morphology measurements and optical microscopy (OM) were performed respectively. It was observed by SEM technique that the surfaces of post-implant samples showed a pattern coating by biological tissue with capsular morphology. In the photomicrographs obtained by OM, structures such as muscle fibers; adipose tissue (AT) and dense connective (TDC) were observed. Furthermore, in photomicrographs were observed in some few focal inflammatory infiltrate. Next to the muscle tissue was observed the presence of AT permeated by the TDC, featuring as capsular tissue. / Foams of PLA/Starch and PLA/Starch/Sepiolite (SEP) with different compositions were produced. The following techniques were used in the samples characterization: i) scanning electron microscopy (SEM); ii) density (ρ) measures; iii) differential scanning calorimetry (DSC), iv) mechanical analysis (flexion and traction); v) dynamic mechanical thermal analysis (DMTA); vi) in vivo test. In the SEM images, in both foams and precursors, the interface between the phases was eminently physic with two distinct phases with gaps between them, and an increase in size of the gaps was observed in the foam. It was observed that in the samples with SEP occurred greater generation of smaller cell and more compact. This demonstrates that SEP presented, as well as the starch granules, the nucleating agent behavior. In ρ measures the lowest values were found in samples originating from the autoclave and glycerine bath, respectively. These decreases were consistent with the expansion of PLA matrix observed in the SEM images. In the DSC measurements in general, the starch addition to PLA resulted in increased Xc. This effect happened because the interface between starch and PLA be more energetic, which facilitated the crystals formation in the PLA matrix. In composites containing SEP, generally larger Xc values were observed when compared with the PLA/starch blends in the same proportions materials. This behavior is probably related to the effect of the SEP as a nucleating agent in the PLA. In the mechanical analysis, flexion and traction, with increasing starch content in the blends lower resistance and maximum deformation as the tension and rupture deformation were obtained. Additionally, the same decrease in performance was maintained for composites SEP. However, in the tensile test, these samples showed values greater than the blends. In the results observed via DMTA, in general, the addition of starch and SEP resulted in a stiffness decrease of PLA matrix, that is, E' lower values for blends and composites when compared with pure PLA samples. In the in vivo study, approved by the Ethics Committee on Animal Use the FCT/UNESP, Presidente Prudente, São Paulo, Brazil (process No. 02/2014), 18 rats Wistar (Rattus norvegicus, albino variety, Rodentia, Mammalia) were used with age of 120 days, obtained from the Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE). The animals underwent surgical procedure for samples implantation, after 40 weeks counted from the implantation surgery date, the samples were removed. For structural analysis of removed samples and tissues SEM morphology measurements and optical microscopy (OM) were performed respectively. It was observed by SEM technique that the surfaces of post-implant samples showed a pattern coating by biological tissue with capsular morphology. In the photomicrographs obtained by OM, structures such as muscle fibers; adipose tissue (AT) and dense connective (TDC) were observed. Furthermore, in photomicrographs were observed in some few focal inflammatory infiltrate. Next to the muscle tissue was observed the presence of AT permeated by the TDC, featuring as capsular tissue.
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Incorporación de mezclas de sílice pirogénica + sepiolita a adhesivos de poliuretano: influencia en las propiedades reológicas, mecánicas y adhesivas

Martínez Ruiz, Alfredo 22 March 2000 (has links)
No description available.
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Nanocompósitos de polipropileno e argila sepiolita : desenvolvimento, compatibilização e caracterização

Aguiar, Paulo Henrique Lopes January 2015 (has links)
Orientadora: Profa. Dra. Sandra Andrea Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / A principal proposta desse estudo foi o desenvolvimento, compatibilização e caracterização de (nano)compósitos de polipropileno com a argila sepiolita. Na primeira etapa a sepiolita foi analisada e estudada por meio de diferentes técnicas. As análises químicas mostraram que a sua estrutura é composta predominantemente por átomos de silício e os resultados de espectroscopia mostraram a presença de grupos silanois e hidroxilas na sua estrutura. O estudo térmico da argila permitiu um maior entendimento sobre o perfil de perda de massa e das alterações que ocorrem em sua estrutura, quando aquecida. Ainda, os resultados indicaram que a sua área superficial específica apresentou ser elevada, com valores próximos aos já relatados na literatura. Na segunda etapa foram sintetizados dois agentes compatibilizantes a partir do PP virgem, no estado fundido: glicidil metacrilato (GMA) para produzir o PP-GMA e o viniltrietoxisilano (VTES) foi utilizado para sintetizar o PP-VTES. Os resultados das análises químicas mostraram que foi possível funcionalizar o PP com os diferentes grupos pendentes através da metodologia proposta. Através das análises térmicas os resultados mostraram que a síntese do PP com GMA ou VTES na presença de DCP vem acompanhada predominantemente de reações de cisão de cadeia. As análises reológicas mostraram que esses processos degradativos foram responsáveis pela diminuição da massa molar, sendo que para o PP-VTES este efeito foi mais pronunciado. Em uma etapa final estudou-se a influência de diferentes concentrações de PP-GMA ou PP-VTES e/ou SEP no PP. De uma maneira geral, pôde-se concluir através das análises reológicas, químicas, morfológicas e mecânicas que, apesar dos agentes compatibilizantes promoverem uma maior molhabilidade da carga pela matriz, como indicado pelas análises de MEV, as alterações não foram significativas ao ponto de se atribuir os resultados obtidos ao efeito que seria esperado para uma elevada dispersão e interação das agulhas ou fibras de SEP com a matriz de PP. / The main purpose of this study was the development, compatibilization, and characterization of polypropylene and sepiolite clay nanocomposites. In the first stage, the sepiolite was analyzed and studied using different techniques. The chemical analyses showed that it is mainly composed of silicon atoms, while the spectroscopy results indicated the presence of silanol and hydroxyl groups in its structure. The thermal study of the clay enabled better understanding of the mass-loss profile and the changes that took place in its structure when heated. Also, the results indicated that its specific surface area was high, with values close to those reported in the literature. In the second stage, two compatibilizing agents were synthesized from pristine molten PP: glycidyl methacrylate (GMA) to produce PP-GMA; and vinyltrimethoxysilane (VTES) to synthesize PP-VTES. The chemical analysis results showed that it was possible to functionalize the PP with the different pending groups through the proposed methodology. The results from the thermal analyses showed that the synthesis of the PP with GMA or VTES, in the presence of DCP, is predominantly accompanied by chain scission reactions. The rheological analyses showed that these degrading processes were responsible for the molar mass reduction ¿ for the PP-VTES this effect was more pronounced. In the final stage, the influence of different concentrations of PP-GMA or PP-VTES and/or SEP on the PP was studied. From a general point of view, through the rheological, chemical, morphological, and mechanical analyses it can be concluded that, despite the compatibilizing agents promoting greater wettability of the batch via the matrix ¿ as indicated by the MEV analyses ¿ the alterations were not significant to the point of attributing the results obtained to the effect that would be expected for an elevated dispersion and interaction of the SEP needles or fibers with the PP matrix.
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Desarrollo de nuevos catalizadores de reformado de bioetanol para la producción sostenible de H2

Da Costa Serra, Javier Francisco 02 May 2016 (has links)
[EN] Throughout this Thesis it has been proposed various catalysts promoted with Ni or Co for the production of hydrogen from ethanol reforming. It has been studied their synthesis, physicochemical properties and catalytic behavior in order to find the most active, selective and stable catalysts. In Chapter 3 is presented the study of commercial zeolite Y and Mordenite "mesoporosed" and exchanged with Na. The use of mesoporous zeolites as support has allowed to prepare ethanol reforming catalysts with high activity, high selectivity to H2 and low selectivities to CO and CH4. Besides these commercial zeolites have been also prepared and studied the delaminated zeolites promoted with Ni or Co. The catalysts prepared with these zeolites showed high activity compared to a reference sample prepared with amorphous silica as support. In Chapter 4 are shown the results obtained in the study of catalysts based on LDH-Zn promoted with different amounts of Ni and Co. Among them, 20CoHT showed the best results. However, this catalyst exhibited a large coke deposition. In order to reduce the high production of coke a new formulation was prepared incorporating La. The addition of La decreased significantly the coke deposition and increased slightly the reducibility of Co. These improvements led to a new formulation with high reactivity, selectivity and stability. In Chapter 5 it has been prepared and studied catalysts based on structured manganese oxides (SMO) promoted with Ni and Co. The SMO prepared in this Thesis have been based on birnessite-BIR and todorokite-TOD, with laminar and microporous structure, respectively. All SMO studied have shown high activity and selectivity to H2, with low yields of CO and CH4. Nevertheless, the best results were obtained with Co-TOD sample with high activity and selectivity to H2, and the lowest selectivities to CO, CH4 and byproducts. In Chapter 6 the use of natural sepiolite is presented as support of Ni and Co. In this chapter it has been studied the influence of two different Ni and Co incorporation methods on the catalytic performance. It has been found that the precipitation method allows the formation of metal particles of Ni and Co significantly smaller than the impregnation method, leading to more active catalysts in the reforming of ethanol. The catalyst Co-Sep produced the highest concentrations of H2 and lowest concentrations of undesired products. Finally, in Chapter 7, it has been selected two catalysts in order to study their stability and influence of pelletization process in their catalytic activity. The catalysts selected were those that presented the best balance activity-selectivity and simplicity of the preparation method. These catalysts have been CoLaHT and Co-Sep. Initially the catalytic behavior of these materials in restored vinasse (alcoholic wine industry waste) was studied. The sepiolite-based catalysts (Co-Sep) presented excellent results, maintaining its activity for more than 160 hours of reaction. This catalyst was also studied in the reforming of other alcoholic residue with high sulfur content (440 ppm). In this case the Co-Sep catalyst was deactivated from the beginning of the reaction. This deactivation is due to the poisoning of the metallic particles of Co with sulfur. Finally, this same catalyst was studied after its conformation. The pelletized catalyst exhibited lower catalytic activity and selectivity than its corresponding powdered material. This poor result seems to be related with the calcination temperature used in the conformed process (1573 K), which leads to a high sinterization of metallic Co particles. In order to improve the conformation process, it was carried out optimization studies, which allowed to prepare new conformed Co-Sep and CoLaHT samples with higher catalytic activity and selectivity than their corresponding powdered material. / [ES] A lo largo de esta Tesis se han propuesto diferentes catalizadores promovidos con Ni o Co para la producción de hidrógeno a partir del reformado de etanol. Se ha estudiado su síntesis, propiedades físico-químicas y comportamiento catalítico con el fin de encontrar los catalizadores más activos, selectivos y estables. En el Cap. 3 se presenta el estudio de zeolitas comerciales Y y Mordenita "mesoporizadas" e intercambiadas con Na. La utilización de zeolitas mesoporizadas como soporte lleva a la preparación de catalizadores de reformado de etanol con alta actividad, elevada selectividad a H2 y bajas selectividades a CO y CH4. Junto a estas zeolitas comerciales también se ha preparado y estudiado las zeolitas deslaminadas promovidas con Ni o Co. Los catalizadores preparados con estas zeolitas también presentaron una elevada actividad comparada con una muestra de referencia preparada con sílice amorfa como soporte. En el Cap. 4 se presentan los resultados obtenidos en el estudio de catalizadores basados en HDL-Zn promovidos con diferentes cantidades de Ni y Co. Entre todos los catalizadores el 20CoHT es el que presenta los mejores resultados. No obstante, con el fin de disminuir la elevada producción de coque que presenta esta muestra se preparó una nueva formulación con La. La adición de La mejoró considerablemente la deposición de coque y ligeramente la reducibilidad del Co, lo que llevó a que esta nueva formulación presentara una mayor actividad, selectividad y estabilidad. En el Cap. 5 se han preparado y estudiado catalizadores basados en óxidos de manganeso estructurados (OME) promovidos con Ni y Co. Los OME que se han preparado poseen estructura laminar y microporosa. Todos los OME estudiados presentan una elevada actividad y selectividad a H2, con bajas producciones de CO y CH4. Destacan los resultados del Co-TOD, ya que además de presentar una elevada actividad y selectividad a H2, presenta las selectividades más bajas a CO, CH4 y subproductos. En el Cap. 6 se presenta la utilización de la sepiolita natural como soporte de Ni y Co. Se ha estudiado la influencia del método de incorporación de estos metales sobre su actividad. Se ha comprobado que el método de precipitación permite la formación de partículas metálicas de Ni y Co significativamente más pequeñas, lo que lleva a obtener catalizadores más activos en el reformado de etanol. Entre todos los catalizadores preparados destaca la muestra Co-Sep, la cual produce elevadas concentraciones de H2 y bajas concentraciones de productos no deseados. Finalmente, en el Cap. 7, se han seleccionado dos catalizadores con el fin de estudiar su estabilidad y conformado como pasos previos al escalado y aplicación industrial de los mismos. Estos catalizadores han sido CoLaHT y Co-Sep. De los dos catalizadores el basado en sepiolita (Co-Sep) presentó excelentes resultados, manteniendo su actividad durante más de 160 horas de reacción. Este catalizador también se estudió en el reformado de otro residuo alcohólico procedente del destilado de vinazas que posee un alto contenido en azufre. En este caso el catalizador Co-Sep se desactivo desde el inicio de la reacción. Esta desactivación se debe al envenenamiento de las partículas metálicas de Co con el azufre. Finalmente se estudió este mismo catalizador tras someterse a un proceso de conformado, observando que su actividad disminuye rápidamente durante el reformado de los residuos procedentes del destilado de vinazas. Este mal resultado se ha visto que está relacionado además de con el azufre presente en el residuo, con la temperatura de calcinación utilizada en el proceso de conformado, que lleva a la sinterización del Co en partículas metálicas de gran tamaño. En una etapa posterior se ha llevado a cabo una optimización del proceso de conformado consiguiendo muestras conformadas con una actividad similar para la muestra Co-Sep, e incluso superior para el material CoLaHT, a los cata / [CAT] Al llarg d'esta Tesi s'han proposat diferents catalitzadors promoguts amb Ni o Co per a la producció d'hidrogen a partir del reformat d'etanol. S'ha estudiat la seua síntesi, propietats fisicoquímiques i comportament catalític per tal de trobar els catalitzadors més actius, selectius i estables. En el capítol 3 es presenta l'estudi de zeolites comercials Y i Mordenita "mesoporitzades" i intercanviades amb Na. La utilització de zeolites mesoporitzades com a suport porta a la preparació de catalitzadors de reformat d'etanol amb alta activitat, elevada selectivitat a H2 i baixes selectivitats a CO i CH4. Al costat d'estes zeolites comercials també s'ha preparat i estudiat les zeolites deslaminades promogudes amb Ni o Co. Els catalitzadors preparats amb estes zeolites també van presentar una elevada activitat comparada amb una mostra de referència preparada amb sílice amorfa com a suport. En el capítol 4 es presenten els resultats obtinguts en l'estudi de catalitzadors basats en HDL de Zn promoguts amb diferents quantitats de Ni i Co. Entre tots els catalitzadors el 20CoHT és el que presenta els millors resultats. No obstant això, per tal de disminuir l'elevada producció de coc que presenta aquesta mostra es va preparar una nova formulació amb La. L'addició de La al catalitzador 20CoHT va millorar considerablement la deposició de coc i lleugerament la reductibilitat del Co, el que va portar al fet que aquesta nova formulació presentés una major activitat, selectivitat i estabilitat. En el capítol 5 s'han preparat i estudiat catalitzadors basats en òxids de manganès estructurats (OME) promoguts amb Ni i Co. Els OME que s'han preparat posseeixen estructura laminar i microporosa. Tots els OME estudiats presenten una elevada activitat i selectivitat a H2, amb baixes produccions de CO i CH4. Destaquen els resultats del Co-TOD, ja que a més de presentar una elevada activitat i selectivitat a H2, presenta les selectivitats més baixes a CO, CH4 i subproductes. En el capítol 6 es presenta la utilització de la sepiolita natural com a suport de Ni i Co. En aquest capítol s'ha estudiat la influència del mètode d'incorporació d'aquests metalls sobre la seua activitat catalítica. S'ha comprovat que el mètode de precipitació permet la formació de partícules metàl·liques de Ni i Co significativament més xicotetes que el mètode d'impregnació, el que porta a obtenir catalitzadors més actius en el reformat d'etanol. Entre tots catalitzadors preparats destaca la mostra Co-Sep, la qual produeix elevades concentracions d'hidrogen i baixes concentracions de productes no desitjats. Finalment, al capítol 7, s'han seleccionat dos catalitzadors amb la finalitat d'estudiar la seua estabilitat i conformat com a passos previs a l'escalat i aplicació industrial dels mateixos. Aquests catalitzadors han estat CoLaHT i Co-Sep. Dels dos catalitzadors el basat en sepiolita (Co-Sep) va presentar excel·lents resultats, mantenint la seua activitat durant més de 160 hores de reacció. Aquest catalitzador també es va estudiar en el reformat d'un altre residu alcohòlic que posseeix un alt contingut en sofre. En aquest cas el catalitzador Co-Sep es va desactivar des de l'inici de la reacció. Aquesta desactivació es deu a l'enverinament de les partícules metàl·liques de Co amb el sofre. Finalment es va estudiar aquest mateix catalitzador després de sotmetre-ho a un procés de conformat, observant que la seua activitat disminueix ràpidament durant el reformat dels residus. Aquest mal resultat s'ha vist que està relacionat a més de amb el sofre present en el residu, amb la temperatura de calcinació utilitzada en el procés de conformat, que porta a la sinterització del Co a partícules metàl·liques de grans dimensions. En una etapa posterior s'ha dut a terme una optimització del procés de conformat aconseguint mostres conformades amb una activitat similar per a la mostra Co-Sep, i fins i tot superior per al mater / Da Costa Serra, JF. (2016). Desarrollo de nuevos catalizadores de reformado de bioetanol para la producción sostenible de H2 [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63232 / TESIS
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Desarrollo de catalizadores heterogéneos para la producción de metano a partir de la hidrogenación selectiva de CO2

Cerda Moreno, Cristina 04 November 2019 (has links)
[ES] La reducción de emisiones de dióxido de carbono (CO2) para mitigar el cambio climático es uno de los principales retos en la actualidad. Con este fin, han surgido estrategias para transformar el CO2 en productos de interés. Entre ellas, la metanación de CO2 permite, utilizando hidrógeno (H2) de fuentes renovables, producir de forma sostenible metano (CH4), una forma de energía de fácil transporte y almacenamiento. La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de catalizadores de níquel (Ni) soportado para la metanación de CO2. Para ello, se ha realizado la caracterización fisicoquímica de los materiales catalíticos y se ha evaluado su actividad en reacción (Capítulos 4, 5, 6 y 7). Además, se han estudiado las formulaciones más activas atendiendo al mecanismo de reacción (Capítulo 8) y su aplicabilidad (Capítulo 9). En los Capítulos 4 y 5, se realiza un estudio de la influencia de propiedades intrínsecas de dos soportes, alúmina y zeolita (ZSM 5 e ITQ 2), respectivamente. En concreto, se consideran alúminas con diferente área y fase, y zeolitas con diferente relación Si/Al, obteniéndose los catalizadores más activos empleando alúmina delta de baja área y zeolitas con bajo contenido en Al. En el Capítulo 6, se estudia el método de incorporación de Ni y su contenido, utilizando como soporte sepiolita. Mediante el método de precipitación y un 20 % en peso de Ni se obtiene el catalizador con mayor actividad de esta serie. A continuación, en el Capítulo 7, se presenta el catalizador más activo entre los considerados en la presente Tesis. En este caso, el Ni se soporta sobre todorokita, un óxido de manganeso estructurado, que permite una dispersión homogénea del Ni con un porcentaje en peso del 15 %. En el Capítulo 8, se identifican vías alternativas de mecanismo de reacción dependiendo del soporte empleado. Finalmente, en el Capítulo 9, se estudia la estabilidad de los catalizadores con mayor actividad y se determina como se ve afectada dicha actividad con dos parámetros, el tiempo de contacto y la sustitución del CO2 por una mezcla sintética de biogás. El objetivo de este último estudio ha sido transformar el CO2 del biogás en CH4, obteniéndose, de este modo, un biogás enriquecido en CH4 de mayor valor comercial. / [CAT] La reducció d'emissions de diòxid de carboni (CO2) per a mitigar el canvi climàtic és un dels principals reptes en l'actualitat. Amb este fi, han sorgit estratègies per a transformar el CO2 en productes d'interès. Entre elles, la metanació de CO2 permet, utilitzant hidrogen (H2) de fonts renovables, produir de forma sostenible metà (CH4), una forma d'energia de fàcil transport i emmagatzematge. La present Tesi Doctoral se centra en el desenvolupament de catalitzadors de níquel (Ni) suportat per a la metanació de CO2. Per això, s'ha realitzat la caracterització fisicoquímica dels materials catalítics i s'ha avaluat la seua activitat en reacció (Capítols 4, 5, 6 i 7) . A més, s'han estudiat les formulacions més actives atenent al mecanisme de reacció (Capítol 8) i la seua aplicabilitat (Capítol 9). En els Capítols 4 i 5, es realitza un estudi de la influència de propietats intrínseques de dos suports, alúmina i zeolita (ZSM-5 i ITQ-2), respectivament. En concret, es consideren alúmines amb diferent àrea superficial i fase, i zeolites amb diferent relació Si/Al, obtenint-se els catalitzadors més actius emprant alúmina delta de baixa àrea i zeolites amb baix contingut en Al. En el Capítol 6, s'estudia el mètode d'incorporació del Ni i el seu contingut, utilitzant com a suport sepiolita. Per mitjà del mètode de precipitació i un 20 % en pes de Ni s'obté el catalitzador amb major activitat d'esta sèrie. A continuació, en el Capítol 7, es presenta el catalitzador més actiu entre els considerats en la present Tesi. En este cas, el Ni se suporta sobre todorokita, un òxid de manganés estructurat, que permet una dispersió homogènia del Ni amb un percentatge en pes del 15 %. En el Capítol 8, s'identifiquen vies alternatives de mecanisme de reacció depenent del suport empleat. Finalment, en el Capítol 9, s'estudia l'estabilitat dels catalitzadors amb major activitat i es determina com es veu afectada esta activitat amb dos paràmetres, el temps de contacte i la substitució del CO2 per una mescla sintètica de biogàs. L'objectiu d'este últim estudi ha sigut transformar el CO2 del biogàs en CH4, obtenint-se, d'esta manera, un biogàs enriquit en CH4 de major valor comercial. / [EN] The reduction of carbon dioxide (CO2) emissions to mitigate climate change is one of the main challenges currently. With this aim, strategies have emerged to convert CO2 into products of interest. Among them, CO2 methanation allows, using hydrogen (H2) from renewable sources, to produce methane (CH4), a form of energy easy to transport and store. The present Doctoral Thesis focuses on the development of supported nickel (Ni) catalysts for CO2 methanation. For this purpose, the catalytic materials have been characterized and tested in reaction (Chapters 4, 5, 6 and 7). In addition, the most active formulations have been investigated attending to the reaction mechanism (Chapter 8) and their applicability (Chapter 9). In Chapters 4 and 5, a study of the influence of intrinsic properties of two supports, alumina and zeolite (ZSM-5 and ITQ-2), respectively, is performed. Specifically, aluminas with different surface area and phase, and zeolites with different Si/Al ratio are considered, obtaining the most active catalysts using alumina delta with low area and zeolites with low Al content. In Chapter 6, the Ni incorporation method and its content are varied using sepiolite as support. With the precipitation method and 20 wt.% Ni, the catalyst with the highest activity of this series is obtained. Subsequently, in Chapter 7, the most active catalyst among those considered in this Thesis is presented. In this case, Ni is supported on todorokite, a structured manganese oxide, which allows a homogeneous dispersion of Ni with 15 wt.%. In Chapter 8, alternative routes for reaction mechanism depending on the support used are identified. Finally, in Chapter 9, studies attending to the stability of the catalysts with higher activity are performed. Furthermore, it is investigated how the catalytic activity is influenced by two parameters, the contact time and the substitution of the CO2 by a synthetic mixture of biogas. The aim of this last study is the transformation of the CO2 contained in the biogas in CH4, obtaining, in this way, a biogas enriched in CH4 with higher commercial value. / Cerda Moreno, C. (2019). Desarrollo de catalizadores heterogéneos para la producción de metano a partir de la hidrogenación selectiva de CO2 [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/130211 / TESIS
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Hybrid pigments from fibrous clays and chromophores inspired by the color of fruits, flowers and wine / Pigmentos híbridos a partir de argilas fibrosas e cromóforos inspirados nas cores de frutas, flores e vinhos

Silva, Gustavo Thalmer de Medeiros 05 June 2019 (has links)
Features such as color, brightness, fluorescence and stability are extremely important in applications of pigments. Anthocyanins, the natural pigment responsible for most of the purple, blue and red colors of flowers and fruits, have great potential for practical applications as dyes or antioxidants. However, these applications are limited by their chemical reactivity, which is affected by several factors, including pH, temperature, light, and oxygen, among others. Hybrid materials inspired by the ancient Maya Blue pigment are a promising alternative to improve the properties and applicability of natural and synthetic dyes. Flavylium cations serve as models for the chemical and photochemical reactivity of anthocyanins. Likewise, pyranoflavylium cations serve as models of the fundamental chromophoric moiety of pyranoanthocyanins, molecules that can form from reactions of the grape anthocyanins in red wines during their maturation. Fibrous clays, constituents responsible by the excellent stability of Maya blue pigment, have channels that can potentially allow partial or full insertion of these dyes molecules. Therefore, in the present thesis, hybrid pigments were prepared by the adsorption of a series of synthetic flavylium cations and synthetic pyranoflavylium cations on the fibrous clays palygorskite and sepiolite and their photophysical properties and stability were evaluated. The observation of biexponential fluorescence decays is consistent with emission from dye molecules adsorbed at two distinct sites on the fibrous clays. The fluorescence properties of dye molecules can be improved, depending on the amount of dyes adsorbed on the clay, by the formation of dye/clay hybrids. The color of the adsorbed dye molecules wassomewhat more resistant to changes in external pH, photochemical stability was maintained and the thermal lability was markedly improved. Besides the development of novel hybrid flavylium cation/fibrous clay, we have achieved advances in the stabilization of these dye molecules, with regard mainly to the pH-dependent equilibrium and thermal treatment. In addition, the present work represents the first systematic study of hybrid materials prepared from pyranoflavylium cations. Therefore, the results obtained here definitively point to flavylium cations and pyranoflavylium cations as promising chromophores and fibrous clays as promising substrates for the development of novel, highly fluorescent hybrid pigments with attractive colors and marked chemical and thermal stability. / Características como cor, brilho, fluorescência e estabilidade são extremamente importantes em aplicações de pigmentos. As antocianinas, os pigmentos naturais responsáveis pela maioria das cores púrpura, azul e vermelha das flores e frutas, têm grande potencial para aplicações práticas como corantes ou antioxidantes. No entanto, estas aplicações são limitadas pela sua reatividade química, que é afetada por diversos fatores, incluindo o pH, temperatura, luz e oxigênio, entre outros. Os materiais híbridos inspirados no antigo pigmento Maya Blue são uma alternativa promissora para melhorar as propriedades e a aplicabilidade dos corantes naturais e sintéticos. Os cátions flavílios servem como modelos para a reatividade química e fotoquímica das antocianinas. Da mesma forma, os cátions piranoflavílios servem como modelos do cromóforo fundamental das piranoantocianinas, moléculas que podem se formar a partir de reações das antocianinas das uvas em vinhos tintos durante sua maturação. Argilas fibrosas, constituintes responsáveis pela excelente estabilidade do pigmento Azul Maia, possuem canais que podem potencialmente permitir a inserção parcial ou total dessas moléculas corantes. Portanto, na presente tese, pigmentos híbridos foram preparados pela adsorção de uma série de cátions flavílio e piranoflavílio sintéticos nas argilas fibrosas paligorsquita e sepiolita e suas propriedades fotofísicas e estabilidade foram avaliadas. A observação de decaimentos biexponenciais de fluorescência é condizente com a emissãode moléculas do corante adsorvidas em dois sítios distintos nas argilas fibrosas. As propriedades de fluorescência das moléculas de corante podem ser melhoradas, dependendo da quantidade de corante adsorvida na argila, aos híbridos do tipo corante/argila. A cor das moléculas de corante adsorvidas foi um pouco mais resistente a alterações no pH externo, a estabilidade fotoquímica foi mantida e a labilidade térmica foi marcadamente melhorada. Além do desenvolvimento de novos híbridos de cátions flavílios/argilas fibrosas, obtivemos avanços na estabilização dessas moléculas corantes, principalmente no que diz respeito aos equilíbrios dependentes do pH e ao tratamento térmico. Ao mesmo tempo, o presente trabalho representa o primeiro estudo sistemático de materiais híbridos preparados a partir de cátions piranoflavílios. Portanto, os resultados aqui obtidos apontam definitivamente para cátions flavílios e cátions piranoflavílios como cromóforos promissores e argilas fibrosas como substratos promissores para o desenvolvimento de novos pigmentos híbridos altamente fluorescentes com cores atrativas e estabilidade química e térmica marcante.
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Nanocompósitos de pet virgem e reciclado/argila sepiolita via extrusão : correlação entre estrutura e propriedades

Fitaroni, Lays Batista January 2016 (has links)
Orientadora: Profa. Dra. Sandra Andrea Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / O presente trabalho consistiu em produzir (nano)compósitos de poli(tereftalato de etileno) (PET) (reciclado e virgem) com argila sepiolita (Sep) (pura e modificada) e compreender as propriedades térmicas, reológicas e as morfologias obtidas. Foi realizado um estudo da argila, primeiramente modificando-a com dois modificadores orgânicos diferentes: CTAB (brometo de hexadeciltrimetil amônio) e TTAB (brometo de tetradeciltrimetil amônio) e, posteriormente, realizando a sua caracterização química (potencial zeta, adsorção/dessorção, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e ressonância magnética nuclear de Si29), morfológica (difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura) e térmica (análise termogravimétrica). Os resultados indicaram que a sepiolita modificada com TTAB apresentou maior estabilidade térmica em atmosfera oxidativa, além da redução na área superficial decorrente da modificação. Então, foi escolhida essa argila para a produção dos (nano)compósitos PET/Sep. A partir dos resultados obtidos, notou-se que a adição de argila ao PETv e PETrec contribuiu para antecipar os processos degradativos das matrizes, indicando que as matrizes puras apresentam maior estabilidade do que os (nano)compósitos produzidos neste trabalho. Apesar de não terem sido obtidos (nano)compósitos com boa dispersão, pode-se perceber que a modificação superficial da argila aumentou a afinidade com as matrizes poliméricas provavelmente devido a maior interação entre a matriz e a argila intermediada pelo modificador orgânico. Pelo o estudo da cristalização quiescente e não quiescente dos materiais notou-se que as nanocargas empregadas influenciaram diretamente na cristalização do PETv e do PETrec, e que esta influência depende principalmente das condições de cristalização que foram impostas aos materiais. Por fim, conclui-se que a modificação orgânica da sepiolita auxilia na melhoria da dispersão da mesma e que o processamento dos (nano)compósitos deve ser melhor investigado. As propriedades dos (nano)compósitos obtidos foram alteradas em função tanto da presença da carga com e sem modificação. / This work was conducted to produce and understand the morphological, rheological and thermal properties of nanocomposites of poly(ethylene terephthalate) (PET) (pristine, PETv, and recycled, PETrec) with sepiolite clay (Sep) (pristine and modified). A study on the clay was done, firstly modifying it with two different organic modifiers: CTAB (hexadecylltrimethylammonium bromide) and TTAB (tetradecyltrimethylammonium bromide), and subsequently performing their chemical (zeta potential, B.E.T., Fourier transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance of Si29), morphological (X-ray diffraction and scanning electron microscopy) and thermal (thermal gravimetric analysis) characterizations. The results indicated that the sepiolite modified with TTAB showed higher thermal stability in oxidative atmosphere, besides the reduction in the surface area resulting from the modification. For these reasons, this clay was chosen to produce PET/Sep nanocomposites. From the results obtained, it was observed that the addition of clay in the PETv and PETrec matrices contributed to anticipate the degradation processes, indicating that the pristine matrices present greater stability than the (nano)composites produced in this work. Although no (nano)composite with good dispersion was obtained, the clay surface modification increased the affinity with the polymer matrices probably due to the greater interaction between the matrix and the clay intermediated by the organic modifier. From the study of the quiescent and non-quiescent crystallization of the materials, it was noticed that the nanofillers employed directly influenced the crystallization of PETv and PETrec, and that this influence depends mainly on the crystallization conditions that were imposed on the materials. Finally, it is concluded that the organic modification of sepiolite helps to improve its dispersion and that the processing of (nano)composites should be better investigated. The properties of the obtained (nano)composites were altered as a function of both the presence of the filler with and without modification.
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Materiais bionanocomp?sitos a base de argilominerais e hidr?xidos duplos lamelares como sistemas de libera??o de f?rmacos

Rebitski, Ediana Paula 22 May 2015 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-23T19:49:19Z No. of bitstreams: 1 EdianaPaulaRebitski_DISSERT.pdf: 5282849 bytes, checksum: f1a7a2f4009a400f77db6f24d30a9596 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-27T19:26:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdianaPaulaRebitski_DISSERT.pdf: 5282849 bytes, checksum: f1a7a2f4009a400f77db6f24d30a9596 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T19:26:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdianaPaulaRebitski_DISSERT.pdf: 5282849 bytes, checksum: f1a7a2f4009a400f77db6f24d30a9596 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / Bionanocomp?sitos s?o materiais nanoestruturados h?bridos org?nico-inorg?nico que envolvem uma contrapartida org?nica de origem biol?gica, por exemplo, um biopol?mero, associado a um s?lido inorg?nico em nanoescala. Materiais bioh?bridos a base de argilominerais (montmorillonita, sepiolita) e s?lidos inorg?nicos (hidr?xidos duplos lamelares) s?o uma boa op??o para diversas aplica??es (tais como biom?dicas) devido ao seu baixo custo, biodegradabilidade e biocompatibilidade. Devido a capacidade de troca i?nica, ?rea espec?fica elevada e a capacidade de adsor??o que esses materiais possuem, ? poss?vel combinar uma grande variedade de esp?cies org?nicas, tais como drogas, na qualidade de transportadoras. Neste contexto, este trabalho apresenta a prepara??o de novos bionanocomp?sitos com base na combina??o dos biopol?meros carboximetilcelulose e ze?na como revestimento do h?brido, argilomineral - antibi?tico e hidr?xidos duplos lamelares-antibi?tico. Para a s?ntese dos materiais bioh?bridos foi utilizado o antibi?tico neomicina de uso t?pico e amoxicilina de uso oral como f?rmacos modelos, o qual, foram incorporados nos argilominerais e hidr?xidos duplos lamelares por processo de intercala??o por troca i?nica e por adsor??o. / Bionanocomposites systems clay base (montmorillonite and sepiolite), layered double hidroxides and biopolymers (carboxymethylcellulose and zein) were evaluated as topical delivery systems with antibacterial activity and as oral delivery systems. For this study, neomycin, a topical antibiotic, indicated mainly for open wound infections. The drug amoxicillin, an antibiotic indicated mainly for throat infections, were also used in this study. Both antibiotics were used as model drugs. Initially, drugs were incorporated directly into the biopolymer matrix, comprising the combination of carboxymethylcellulos and zein, being conformed as movies and balls and evaluated for their antibacterial activity and controlled release simulating gastrointestinal fluids. Moreover, hybrids materials have been prepared where the neomycin drug was incorporated into the lamellar inorganic solids, such as montmorillonite by ion exchange reaction, and the fibrous type, such as sepiolite by adsorption in aqueous solution. But the drug amoxicillin was incorporated into layered double hydroxides by anion exchange and montmorillonite by cation exchange. The resulting hybrids were in turn combined with the biopolymer matrix yielding bionanocomposites shaped materials such as films were tested for their antibacterial activity, and the shaped materials beads were tested for their release in the gastrointestinal fluids. Through the analysis of various physico-chemical techniques, we observed the interactions between the studied materials, the formation of hybrids materials, obtaining the bionanocomposites materials and material efficiency when applied in controlled release of drugs both topical and use oral mainly influenced by the presence of zein, are promising as topical delivery systems and oral drugs.
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Eliminación catalítica de compuestos orgánicos clorados en corrientes gaseosas

Blanch Raga, Neus 24 July 2014 (has links)
En este proyecto de tesis se va a estudiar la oxidación catalítica de compuestos orgánicos clorados en corrientes gaseosas, empleando para ello, distintos tipos de catalizadores. Los compuestos orgánicos volátiles son compuestos utilizados habitualmente en la industria y son una importante fuente de contaminación ambiental, estando relacionadas algunas de sus emisiones con los problemas de destrucción de la capa de ozono y el smog fotoquímico. Se consideran tóxicos, estables y algunos posiblemente cancerígenos. Es por ello por lo que cada vez la legislación medioambiental es más exigente en su control, y son necesarias nuevas tecnologías para su eliminación. La oxidación catalítica es un método eficaz para su eliminación a bajas temperaturas (250-550°C). En esta tesis se estudiará la actividad catalítica de diversos materiales para la eliminación de compuestos clorados como el TCE o el DCE. Los catalizadores se caracterizarán por distintas técnicas de caracterización como la adsorción volumétrica de nitrógeno, la reducción a temperatura programada (TPR) o la difracción de rayos X (DRX) con el fin de relacionar su actividad con sus características físico-químicas y conseguir finalmente diseñar un sistema eficaz para su eliminación. / Blanch Raga, N. (2014). Eliminación catalítica de compuestos orgánicos clorados en corrientes gaseosas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/38986 / TESIS
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Valorization of Bio-Alcohols into Added Value Chemicals

Balestra, Giulia 28 July 2022 (has links)
[ES] El presente trabajo de investigación está centrado en la valorización y la mejora del bioetanol, empleando catalizadores heterogéneos, en un reactor de flujo continuo a escala de laboratorio. En primer lugar, en los laboratorios del Departamento de Química Industrial de la Universidad de Bolonia (Unibo), se ha estudiado la conversión catalítica del etanol en fase gaseosa sobre catalizadores basados en hidroxiapatitas (HAP). Los ensayos catalíticos se llevaron a cabo alimentando un reactor de lecho fijo a escala de laboratorio, empleando el catalizador en forma de pellets y una mezcla de etanol/He, en el rango de temperatura de 300-600 ºC. El interés se focalizó en la formación de productos de alta condensación, con el fin de obtener una mezcla orgánica que pueda ser empleada como bio-combustible. Tras seleccionar las condiciones de reacción, se sintetizaron y probaron diferentes hidroxiapatitas con capacidad de intercambio iónico que poseen metales de transición (Fe, Cu) y metales alcalinotérreos (Sr) en su composición. Mientras que las HAP conteniendo metales de transición actúan esencialmente como catalizadores ácidos, produciendo principalmente el producto de la deshidratación del etanol, el etileno, el catalizador de Sr-HAP permite la formación de una mezcla de reacción compleja, la cual necesita de una mayor optimización para cumplir con los requisitos adecuados para su posterior empleo como biofuel. A continuación, en los laboratorios del Instituto de Tecnología Química (ITQ) de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), el estudio se centró en dos materiales catalíticos diferentes, el óxido de zirconio y la sepiolita, una arcilla natural abundante en España. Ambos materiales se han probados para la transformación de etanol, en el rango de temperatura de 300-450 ºC, empleando un reactor de lecho fijo a escala laboratorio, con el catalizador en forma de pellets, y usando una mezcla de etanol/N2. Los catalizadores con óxido de zirconio se prepararon mediante dos métodos diferentes, precipitación e hidrotermal, variando algunos de los parámetros de síntesis (pH, naturaleza de la base), y empleando algunos metales de transición como elementos dopantes (Ti, Y). La presencia de un elemento dopante en la estructura de la zirconia favorece la estabilización de las fases tetragonal y cúbica frente a fase monoclínica. Todas las muestras exhibieron un comportamiento ácido. Resulta interesante que la zirconia dopada con 5%mol de Ti exhibe un comportamiento catalítico diferente, produciendo el dietiléter como principal producto a 300ºC, mientras que los otros catalizadores producen principalmente etileno, ambos, productos de la deshidratación del etanol. Por otra parte, se ha estudiado el efecto de las propiedades ácido-base de la sepiolita, modificada con metales alcalinos (Na, K, Cs) y cargas de metal variables (2, 4, 5, 7, 14 wt%), y de las propiedades redox de la sepiolita, como soporte de CuO o NiO, sobre la conversión catalítica de etanol a n-butanol. Las sepiolitas tratadas térmicamente actúan principalmente como catalizadores ácidos, produciendo preferentemente productos de deshidratación del etanol (etileno y dietiléter). Mientras que la presencia de un metal de transición no favorece la producción de n-butanol, la presencia de un metal alcalino en el sistema catalítico parece ser crucial para la formación de n-butanol. Los mejores resultados en términos de actividad (conversión de etanol, 59%) y selectividad (30%) de n-butanol se han obtenido a 400 ºC y un tiempo de contacto, W/F, de 2 g/mL·s, con el catalizador basado en sepiolita calcinada a 500 ºC, y modificada con 7 wt% de cesio, mediante impregnación en fase acuosa. / [CA] El present treball de recerca està centrat en la valorització i la millora del bioetanol, emprant catalitzadors heterogenis, en un reactor de flux continu a escala de laboratori. En primer lloc, en els laboratoris del Departament de Química Industrial de la Universitat de Bolonya (Unibo), s'ha estudiat la conversió catalítica de l'etanol en fase gasosa sobre catalitzadors basats en hidroxiapatitas (HAP). Els assajos catalítics es van dur a terme alimentant un reactor de llit fix, a escala de laboratori, contenint el catalitzador en forma de pèl·lets amb una mescla d'etanol/He, en el rang de temperatura de 300-600 °C. L'interés es va focalitzar en la formació de productes d'alta condensació, amb la finalitat d'obtindre una mescla orgànica que puga ser emprada com a bio-combustible. Després de seleccionar les condicions de reacció, es van sintetitzar i van provar diferents hidroxiapatitas amb capacitat d'intercanvi iònic que posseeixen metalls de transició (Fe, Cu) i metalls alcalinotérreos (Sr) en la seua composició. Mentre que les HAP contenint metalls de transició actuen essencialment com a catalitzadors àcids produint principalment el producte de la deshidratació de l'etanol, l'etilé, el catalitzador de Sr-HAP permet la formació d'una mescla de reacció complexa, la qual necessita d'una major optimització per a complir amb els requisits adequats per a la seua posterior ocupació com biofuel. A continuació, en els laboratoris de l'Institut de Tecnologia Química (ITQ) de la Universitat Politècnica de València (UPV), l'estudi es va centrar en dos materials catalítics diferents, l'òxid de zirconio i sepiolita, una argila natural abundant a Espanya. Tots dos materials s'han provats per a la transformació d'etanol en el rang de temperatura de 300-450 °C, emprant un reactor de llit fix a escala laboratori, contenint el catalitzador en forma de pèl·lets, i usant una mescla d'etanol/N2 Els catalitzadors amb òxid de zirconio es van preparar mitjançant dos mètodes diferents, precipitació i hidrotermal, variant alguns dels paràmetres de síntesis (pH, naturalesa de la base), i emprant alguns metalls de transició com a elements dopants (Ti, Y). La presència d'un element dopant en l'estructura de la zircònia afavoreix l'estabilització de les fases tetragonal i cúbica enfront de fase monoclínica Totes les mostres van exhibir un comportament àcid. Resulta interessant que la zircònia dopada amb 5%mol de Ti exhibisca un comportament catalític diferent, produint el dietiléter com a principal producte a 300 °C, mentre que les altres mostres produeixen principalment etilé, tots dos, productes de la deshidratació de l'etanol. D'altra banda s'ha estudiat l'efecte de les propietats àcid-base de la sepiolita, modificada amb metalls alcalins (Na, K, Cs) i càrregues de metall variables (2, 4, 5, 7, 14 wt%), i de les propietats redox de la sepiolita, com a suport de CuO o NiO, sobre la conversió catalítica d'etanol a n-butanol. Les sepiolites tractades tèrmicament actuen principalment com a catalitzadors àcids, produint principalment productes de deshidratació de l'etanol (etilé i dietiléter). Mentre que la presència d'un metall de transició no afavoreix la producció de n-butanol, la presència d'un metall alcalí en el sistema catalític sembla ser crucial per a la formació del n-butanol. Els millors resultats en termes d'activitat (conversió d'etanol, 59%) i selectivitat (30%) de n-butanol s'han obtingut a 400°C i un temps de contacte, W/F, de 2 g/ml·s amb el catalitzador compost de sepiolita calcinada a 500 °C, i modificada amb 7 wt% de Cs. / [EN] The present research work focused on the valorisation and upgrading of bio-ethanol over heterogeneous catalysts in a lab-scale continuous gas-flow system. Firstly, in the laboratories of the Department of Industrial Chemistry of the University of Bologna (Unibo), the catalytic ethanol gas-phase conversion was studied over hydroxyapatite (HAP) based catalysts. Catalytic tests have been carried out in the temperature range 300-600°C by feeding an ethanol/He mixture into a quartz lab-scale fixed bed reactor of pelletized catalyst. The focus was placed on enhancing the formation of higher condensation products in order to obtain an organic mixture with application as bio-fuel. After choosing the reaction conditions, ion-exchanged hydroxyapatite with transition metals (i.e., Fe, Cu) and alkaline earth metal (i.e., Sr) have been synthesized and tested. While the transition metal-exchanged HAP acted essentially as acid catalysts, yielding mainly the dehydration product of ethanol, ethylene, the Sr-HAP catalyst led to the formation of a complex reaction mixture the composition of which need further optimization in order to fill the requisite to be used as fuel-blend. Then, in the laboratories of the Institute of Chemical Technology (ITQ) of the Polytechnic University of Valencia (UPV), the study focused on two different catalytic materials, zirconium oxide and the natural clay sepiolite. Both the materials have been tested into the ethanol transformation carrying out the catalytic tests in the temperature range 300-450 °C by feeding an ethanol/N2 mixture into a quartz lab-scale fixed bed reactor of pelletized catalyst. Zirconium-oxide based catalysts have been prepared through two different methods, precipitation and hydrothermal, by varying some synthetic parameters (i.e., pH, the nature of the base) and by adding a transition metal as dopant agent (i.e., Ti and Y). The presence of a dopant into the zirconia structure favoured the stabilization of the tetragonal or cubic phase against the monoclinic one. All samples exhibited acidic behaviour. Interestingly, 5%mol Ti-doped zirconia exhibited a different catalytic behaviour yielding diethyl ether as major product at 300°C, while all the others samples produced mainly ethylene, both dehydration products of ethanol. The effect of acid-base properties of sepiolite, using alkali metals (i.e., Na, K, Cs) with different metal loading (i.e., 2, 4, 5, 7, 14 wt%) as promoters, and of the redox properties of sepiolite-supported CuO or NiO, on the catalytic conversion of ethanol into n-butanol has been investigated. Thermal treated sepiolite samples mainly acted as acid catalyst, yielding preferentially the dehydration products of ethanol (ethylene and diethyl ether). While the presence of a transition metal did not favour n-butanol production, the presence of an alkali metal into the catalytic system appeared to be crucial for n-butanol formation. Best results in terms of activity (ethanol conversion, 59%) and n-butanol selectivity (30%) where obtained at 400ºC and a contact time, W/F, of 2 g/mL·s over the catalyst consisting of sepiolite calcined at 500ºC modified with 7 wt% of cesium. / Balestra, G. (2022). Valorization of Bio-Alcohols into Added Value Chemicals [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184991 / TESIS

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