Revista de nanomateriales y nanotecnología molecular

Óxido de galio mesoporoso como catalizador para la síntesis de N-octilcarbamato de propilo a partir de CO2, n-propanol y n-octilamina

Javishk Shah, Jeremiah Ort y María L. Carreón

Antecedentes: Existe un creciente interés por considerar el dióxido de carbono como un recurso y una oportunidad de negocio en lugar de un residuo con un coste de eliminación. Entre las diversas motivaciones específicas para producir productos químicos de plataforma como los carbamatos a partir del CO2 se encuentran el bajo o nulo coste de esta materia prima y el potencial de ser una ruta más eficiente desde el punto de vista económico. Sin embargo, esta vía requiere el desarrollo de materiales con morfologías ajustables y propiedades texturales que muestren un rendimiento catalítico mejorado, propiedades estructurales y de adsorción distintivas que las de los materiales convencionales. El óxido de galio se puede diseñar racionalmente para obtener materiales porosos cristalinos que combinan propiedades muy deseables, como morfología controlada, microporos uniformes y grandes áreas superficiales con una estabilidad química y térmica excepcional.

Método: La síntesis se realizó en un reactor discontinuo con óxido de galio mesoporoso como catalizador, mientras que n-octilamina y n-proponal fueron los reactivos. El reactor se presurizó con CO2. La temperatura de la reacción fue de 200 °C y el tiempo de reacción es de 24 h.

Resultados: Se probó el óxido de galio γ-mesoestructurado de alta área superficial como catalizador para la síntesis de carbamatos a partir de CO2. Los catalizadores mesoestructurados mostraron una alta conversión de ≈ 69%, mucho más alta que sus contrapartes no mesoestructuradas. Después de reciclar los catalizadores, la fase de óxido de galio γ se conservó y mostró solo una ligera disminución en la actividad catalítica. La selectividad de los carbamatos fue mayor en diámetros de poro pequeños, lo que puede atribuirse a la difusión mejorada del carbamato de cadena lineal en comparación con los derivados de urea ramificados.

Conclusión: Los resultados de este trabajo demuestran el uso exitoso del óxido de galio mesoestructurado para la síntesis de carbamatos a partir de CO2. La alta conversión del óxido de γ-galio mesoestructurado en comparación con los catalizadores no mesoestructurados se puede atribuir a la gran área superficial.