Catálisis de la oxidación sobre el ácido fosfomolibdico de tipo Keggin en estado sólido con defectos de oxígeno

Área de la Ciencia:

• Catálisis heterogénea
• Ciencias de los materiales
• Química inorgánica

Sus antecedentes:

• Los derivados del ácido fosfomolibdico de tipo Keggin (PMo₁₂O₄₀) son prometedores en la catálisis de oxidación en fase gaseosa.
• El origen preciso de la actividad catalítica en los polioxometalatos modificados (POM) como el PyPMo-HT requiere una investigación detallada.
• La comprensión de las relaciones estructura-actividad es crucial para optimizar los catalizadores industriales basados en POM.

Objetivo del estudio:

• Para elucidar la estructura cristalina del ácido fosfomolibdico tratado con piridina (PyPMo-HT) después del tratamiento térmico.
• Identificar la especie catalíticamente activa responsable de la actividad de oxidación observada.
• Para correlacionar la transformación estructural con el rendimiento catalítico mejorado en reacciones de oxidación selectiva.

Principales métodos:

• Síntesis de PyPMo-HT mediante tratamiento térmico de ácido fosfomolibdico con piridina bajo flujo de gas inerte.
• Determinación de la estructura cristalina de PyPMo-HT.
• Investigación de los mecanismos de reacción que implican el oxígeno molecular y la oxidación catalítica del propileno y la metacroleína.

Principales resultados:

• PyPMo-HT forma una matriz unidimensional de unidades de Keggin y cationes de piridinio con una relación HPy/Keggin específica.
• La eliminación de oxígeno durante la transformación conduce a una densidad de electrones localizada en los átomos de Mo, lo que facilita la transferencia de electrones.
• Las especies electrófilas de oxígeno formaron unidades puentes de Keggin, actuando como los sitios activos para la oxidación selectiva, produciendo ácido metacrílico alto.

Conclusiones:

• La modificación estructural del ácido fosfomolibdico por tratamiento con piridina genera especies de oxígeno electrófilas activas.
• PyPMo-HT demuestra una actividad catalítica superior para la oxidación de la metacroleína en comparación con el compuesto de origen.
• Este estudio profundiza en la comprensión de los catalizadores a base de polioxometalato para los procesos de oxidación industrial.