Durante el presente trabajo de tesis se estudió el proceso de síntesis de nanopartículas de oro soportadas en óxidos reducibles (CeO2, Nb2O5, FeOOH, MnFeOOH y CoFeOOH) y la aplicación de estos sistemas en la hidrogenación de crotonaldehído en fase líquida y gaseosa. Los catalizadores fueron preparados por Intercambio Aniónico Directo y por Deposición- Precipitación. Las muestras fueron caracterizadas principalmente por XPS, FTIR, HRTEM, XRD y TPR. De esta forma se estableció una correlación entre las propiedades del soporte y el aspecto morfológico de las partículas de oro. La hidrogenación de crotonaldehído fue estudiada a fin de determinar la actividad y la selectividad a alcohol crotílico (producto deseado). Los resultados obtenidos sobre los diferentes catalizadores en condiciones de fase gaseosa (1 atm, 120C) muestran un aumento en la selectividad deseada, consecuencia de la transferencia de electrones desde el soporte hacia las nanopartículas de oro. Desde el punto de vista de la actividad así como de la selectividad el rango de tamaño de partícula óptimo es 2- 10 nm. La evaluación de las diferentes muestras en la hidrogenación en fase líquida (isopropanol como solvente, 4 atm de H2 y 80C) fue llevada a cabo a fin de analizar el desempeño del catalizador en condiciones operacionales cercanas a las industriales. El efecto del solvente disminuye notablemente la actividad y selectividad de las muestras. La mayor producción de alcohol fue obtenida con un catalizador Au/CeO2. Finalmente los resultados obtenidos se compararon con otros sistemas (Au/Al2O3 y catalizadores de Pt) a fin de evaluar las propiedades intrínsecas del oro. / The synthesis of gold nanopartilces supported on reducibles oxides (CeO2, Nb2O5, FeOOH, MnFeOOH and CoFeOOH) and the aplication of these systems for the selective hydrogenation of crotonaldehyde in liquid and in gas phase was carried out in the present thesis. The catalysts were prepared by the Direct Anionic Exchange and Deposition Precipitation methods. The samples were characterized mainly by XPS, FTIR, HRTEM, XRD y TPR. Thus a correlation between the supports properties and the morphological aspect of the gold particles was stablished. The hydrogenation of crotonaldehyde was studied in order to determine the activity and the selectivity to crotyl alcohol (the desired product). The results obtained over the different catalyst under gas phase conditions (1 atmosphere, 120C) showed that an increse in the desired selectivity is obtained by an electron transference from the support towards the gold nanoparticles. The optimus particle size range, from the point of view of the catalytic activity as well as for the selectivity, is 2 -10 nm. The liquid hydrogenation test of the different samples (with isopropanol as the solvent, 4 atmosphere of H2 and 80C) was carried out for analysing the performance of the catalysts under operational conditions closer to the industrial ones. The solvent effect decreased considerably the activity and selectivity of all the samples. The highest crotyl alcohol production was obtained with a Au/CeO2 sample. Finally, a comparisson betwen gold catalysts and other samples (Au/Al2O3 and Pt based catalysts) was performed to evaluate the intrínsic properties of gold.

Este trabajo ha sido realizado en el contexto de los proyectos de MAT 2002-03808 y MAT 2002-02158, financiados por la Dirección General de Investigación del Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCyT). Se han sintetizado y caracterizado catalizadores Rh-soportado (sólo o promovido con Sn) utilizando diferentes tipos de soportes. Como soportes de catalizadores se utilizaron tanto materiales microporosos, silicatos laminares (bentonitas) de distinta procedencia y bentonitas modificadas mediante la introducción de pilares (PILC's) o transformadas en productos zeolíticos; como materiales mesoporosos, MCM-41, con una o dos fuentes de Silicio. Los mencionados catalizadores han sido aplicados en la hidrogenación de crotonaldehído, en fase gaseosa y condiciones suaves, de alto interés tanto académico como industrial en química fina, farmacéutica y alimentaria. Se han analizado y discutido la actividad/selectividad en relación con las diferentes características de los soportes y las distintas condiciones de trabajo como: temperatura de reducción del Rh, temperaturas de reacción, y presencia de estaño como promotor. Se han caracterizado los soportes y catalizadores mediante diferentes técnicas instrumentales UV-Vis, espectroscopia IR, ATG/DTG, DRX, isotermas de adsorción-desorción de N2, quimisorción de O2/H2, quimisorción de NH3, adsorción-desorción de piridina mediante espectroscopia IR-TF, XPS y se utilizó la Cromatografia de gases para la hidrogenación de crotonaldehído. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que tanto las arcillas de partida como las modificadas (con pilares o bien transformada en zeolitas) y materiales MCM-41, han resultado soportes idóneos para la formación de catalizadores heterogéneos de Rh y de Rh promovido con Sn, habiéndose generado, por tanto, nuevos materiales de alto valor añadido para el caso de las arcillas modificadas y nuevos retos de aplicación para los nuevos nanomateriales MCM-41. Así mismo se constata que la adición de Sn como promotor, modifica la conversión a todas las temperaturas de reacción, obteniéndose para todos los catalizadores, mayor selectividad hacia alcohol crotílico que en ausencia de Sn. En resumen, a lo largo de este trabajo se han logrado preparar catalizadores metal soportados utilizando unos nuevos soportes de catalizadores que muestran, generalmente, alta selectividad hacia alcohol crotílico en la hidrogenación de crotonaldehído, en condiciones suaves y a presión atmosférica, condiciones usuales de trabajo en la industria de química fina, farmacéutica y alimentaria, donde time mayor repercusión la aplicación de la reacción estudiada. / This work has been performed within the projects MAT 2002-03808 and MAT 2002-02158, financed by the DGESIC (Dirección General de Enseñanza Superior e Investigación y Ciencia) and CICYT (Comisión de Investigación Científica y Técnica), respectively.An Rh-supported catalyst (alone or promoted with Sn) has been synthesized and characterized using different types of supports. Aluminum silicate (clay) of different origins and clay modified by introduction of pillars (PILC's) or transformed into zeolytic products were used as microporous materials. MCM-41 (with one or two Silicon sources) was used as mesoporous materials. The catalyst has been applied in the hydrogenation of cortonaldehyde in gaseous phase and mild conditions. These have high academic and industrial interest. Activity and selectivity of catalysts have been analyzed at different conditions of work like: temperature of reduction of the Rh, temperatures of reaction and tin presence as promoter.These supports (micro and mesoporous materials) and catalysts have been characterized using different technical instruments: UV-Vis, spectroscopy IR, ATG/DTG, XRD, isotherms of adsorption-desorption of N2, chemisorptions of O2/H2, chemisorptions of NH3, adsorption-desorption of pyridine by DRIFTS, XPS and hydrogenation of crotonaldehyde by Gas Chromatography. The results obtained show that the natural clay material, as modified (with incorporation of pillars or transformed into zeolites), and materials MCM-41, have been good supports to the formation of heterogeneous catalysts of Rh and Rh promoted with Sn, having generated new materials of high value in the case of modified clays and raises new challenges of application for nanomaterials MCM-41. Also observed is that the addition of Sn as promoter was modifying the conversion at all temperatures of reaction, obtaining for all the catalysts greater selectivity to crotyl alcohol than without tin (Sn).In summary, throughout this work, we have been able to prepare and obtain metal supported catalysts using new supports of catalysts that show great selectivity towards crotyl alcohol in the hydrogenation of crotonaldehyde in mild conditions and atmospheric pressure. This is a very important reaction in the production of many pharmaceutical, agrochemical and fragrance compounds, having great repurcussion on the application of the studied reaction and attracting much interest in fundamental research in catalysis.