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Título (ES)

Diseño de catalizadores basados en carburos de metales de transición eficientes en procesos de producción de H2 y para la activación selectiva de CO2.

Title (EN)

Design of catalysts based on transition metal carbides efficient for H2 production processes and for selective CO2 activation.

Acrónimo

CD&HYCATS

Resumen

En este proyecto se desarrollarán catalizadores basados en carburos de metales de transición de los grupos 5 y 6 (CMT) eficientes para la producción de H2 por vías alternativas al uso de hidrocarburos de origen fósil y para el reciclado químico de CO2 mediante su hidrogenación a metanol. Se prepararán sistemas basados en CMT (M= Mo, W, V, Nb, Ta) por distintos métodos, incluyendo el uso de procesos asistidos por microondas y/o ultrasonidos. Se desarrollarán nuevos sistemas basados en CMT/ZnO-CeO2, CMT/CeO2-ZrO2 y M/CMT (M= Cu, Co, Ni) y se analizará su comportamiento catalítico en el reformado con vapor de compuestos oxigenados C1-C3, metanol, etanol y acetona. Se estudiará también la foto-producción de H2 utilizando metanol como agente de sacrificio con sistemas CMT nano-estructurados como co-catalizadores en materiales semiconductores (TiO2 y ZnO). Para el estudio de la hidrogenación de CO2 a metanol se desarrollarán nuevos sistemas basados en CMT/ZnOGa2O3ZrO2 y M/CMT (M= Cu, Ni). En todos los casos, se realizará una caracterización detallada de los materiales antes y después de reacción. Se analizará la estabilidad de los sistemas más representativos. Se establecerán correlaciones entre el comportamiento catalítico o foto-catalítico y las características determinadas del material.

Se espera poder determinar las características fundamentales adecuadas de este tipo de materiales para llevar a cabo los procesos catalíticos propuestos.

Summary

In this project new catalysts based on transition metal carbides (TMC of 5 and 6 groups) will be developed. Two processes are contemplated, the alternative H2 production using biomass derived resources and the chemical recycling of CO2 through its conversion to methanol. Different preparation methods including the use of microwaves and ultrasounds will be used for the preparation of the catalytic materials based on CMT (M= Mo, W, V, Nb, Ta). Catalysts based on CMT/ZnO-CeO2, CMT/CeO2-ZrO2 and M/CMT (M= Cu, Co, Ni) will be prepared and studied in the catalytic steam reforming of C1-C3 oxygenates, methanol, ethanol and acetone. The photocatalytic H2 production using methanol as sacrificial agent will be also carried out. For this end, nanostructured-CMT/TiO2 and CMT/ZnO will be prepared and characterized. For the CO2 hydrogenation to methanol new systems based on CMT/ZnOGa2O3ZrO2 and M/CMT (M= Cu, Ni) will be developed. In all cases, catalytic materials will be deeply characterized before and after reaction. The stability of representative systems will be analyzed. Appropriate relationships between the catalytic behavior and the characteristics of the catalysts will be stablished. It is expected the determination of the fundamental characteristics of this type of materials, which are necessary for carry out the catalytic processes studied.

Agradecimientos

Este proyecto  ha sido financiado a cargo del Programa Estatal de Fomento de la Investigación Científica y Técnica de Excelencia, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016 y cofinanciación con Fondos Estructurales de la Unión Europea y el Ministerio de Economía y Competitividad/MAT2017-87500-P.