Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4271| Modificación de zeolita Y con hierro aplicando métodos sonoquímicos: propiedades físico-químicas y catalíticas Modification of Zeolite Y with Fe applying sonochemical methods: physicochemical and catalytic properties | |
| VICTOR ALFREDO REYES VILLEGAS | |
| Vitalii Petranovskii JOSE MIGUEL ANGEL HERNANDEZ ESPINOSA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Sonoquímica, Faujasita, Modificado con Fe, Metal-zeolita, Catálisis Sonochemistry, Faujasite, Fe-modified, Metal-zeolite, Catalysis | |
| En la industria de refinación, la faujasita (FAU) tipo Y desempeña un papel irremplazable, siendo ampliamente utilizada para convertir el petróleo crudo en productos de valor, como la gasolina. Sin embargo, la creciente demanda de combustibles y productos químicos ha generado un interés en las aplicaciones alternativas de FAU, más allá de la producción de productos químicos de valor agregado a partir de derivados del petróleo. Estas aplicaciones alternativas se mejoran con la incorporación de hierro (Fe) en la estructura de la zeolita. Las zeolitas Y modificadas con Fe catalizan una amplia gama de reacciones bajo condiciones sutiles, lo que las hace adecuadas para procesos de biorrefinería y biomimética. Este trabajo explora el potencial del material zeolita Fe-Y, preparada mediante un método de intercambio iónico asistido por ultrasonido, evaluando su uso para la conversión de biomasa (hidrólisis de lactosa) y reacciones miméticas enzimáticas (oxidación de benceno a fenol). La modificación de la zeolita Y con Fe se llevó a cabo bajo irradiación ultrasónica en una solución amortiguadora a pH de 5 y 9, bajo diferentes estados de oxidación de iones de Fe (II y III), permitiendo la introducción controlada de especies de Fe (iones, hidróxidos y óxidos). A partir de las técnicas de caracterización, se reveló que la estructura zeolítica se conserva con ligeros ajustes en la relación Si/Al y la estructura porosa. Las especies de Fe introducidas, particularmente α-Fe (II), fueron identificadas como factores clave para mejorar el desempeño catalítico de las zeolitas modificadas. Estas zeolitas Y modificadas con Fe fueron evaluadas para catalizar la hidrólisis de lactosa. Las condiciones de reacción se optimizaron utilizando una metodología de respuesta de superficie (RSM), revelando que temperaturas más altas (>100 ºC) y concentraciones elevadas de lactosa favorecen la reacción de hidrólisis. El estudio también indicó que las especies de Fe, incluyendo α-Fe (II) y óxidos de hierro, impactan significativamente en la eficiencia de la reacción y la selectividad. Estos hallazgos destacan la versatilidad de la zeolita Y modificada con Fe para procesos catalíticos de conversión de biomasa. Así mismo, se exploraron las propiedades miméticas enzimáticas de la zeolita Y modificada con Fe en la oxidación selectiva de benceno a fenol. Los catalizadores exhibieron mejora en selectividad y eficiencia, con una selectividad hacia el fenol que aumentó del 3% a casi el 100% a 30 ºC In the refining industry, Y-type faujasite (FAU) plays an irreplaceable role, being widely used to convert crude oil into more valuable products such as gasoline. However, the increasing demand for fuels and chemicals has driven interest in alternative applications of FAU, beyond producing value-added chemicals from petroleum-based derivatives. These alternative applications are enhanced by the incorporation of iron (Fe) into the zeolite structure. Fe-modified Y zeolites catalyze a wide range of reactions under mild conditions, making them suitable for bio-refinery and biomimicry processes. This work explores the potential of the zeolitic material Fe-Y, prepared via a sono-assisted ion exchange method, for applications such as biomass conversion (lactose hydrolysis) and enzyme-mimetic reactions (oxidation of benzene to phenol). The modification of Y zeolite with Fe was conducted using ultrasonic irradiation in a buffer solution at pH values of 5 and 9, under different oxidation states of Fe ions (ferrous and ferric). This method allowed for the controlled introduction of Fe species (ions, hydroxides, and oxides). From the characterization techniques it was revealed that the zeolitic structure was preserved with slight adjustments to the Si/Al ratio and pore structure. The introduced Fe species, particularly α-Fe(II), were identified as key contributors to the enhanced catalytic performance of the modified zeolites. These prepared Fe-modified Y zeolites were evaluated for lactose hydrolysis. The reaction conditions were optimized using a response surface methodology (RSM), revealing that higher temperatures and lactose concentrations favored the hydrolysis reaction. The study also indicated that Fe species, including α-Fe(II) and iron oxides, significantly impacted the reaction's efficiency and product selectivity. These findings highlight the versatility of Fe-modified zeolite Y for catalytic biomass conversion processes. Additionally, the enzyme-mimetic properties of Fe-modified zeolite Y were explored in the selective oxidation of benzene to phenol. The catalysts exhibited remarkable selectivity and efficiency, with phenol selectivity increasing from 3% to nearly 100% at 30 ºC. The presence of α-Fe(II) sites was crucial in enhancing the catalytic activity, demonstrating the potential of Fe-modified zeolites in mild temperature reactions. This research emphasizes the role of sonochemical methods in fine-tuning the properties of Fe-modified zeolites, offer | |
| CICESE | |
| 2025 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Reyes Villegas, V.A. 2025. Modificación de zeolita Y con hierro aplicando métodos sonoquímicos: propiedades físico-químicas y catalíticas. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 169 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Víctor Alfredo Reyes Villegas_2025.pdf | Descripción completa de la tesis | 8.49 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |