Formación directa de oxigenados C3 a través del acoplamiento fotocatalítico CH4-CO

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Síntesis Química
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los oxigenados multicarbónicos (C_n, n ≥ 2) son precursores industriales vitales.
• La síntesis a menudo se basa en el acoplamiento de materias primas C1 como el metano (CH4).
• El acoplamiento directo de más de dos precursores C₁ sigue siendo un reto.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la síntesis de acetona (CH₃COCH₃) mediante el acoplamiento directo de dos moléculas de CH₄ y una molécula de monóxido de carbono (CO).
• Explorar un enfoque catalítico fototérmico combinado para la producción de oxigenado C₃.

Principales métodos:

• Utilizó un sistema catalítico fototérmico con dióxido de titanio (TiO2) como absorbente de luz y nanopartículas de paladio (Pd) como co-catalizador.
• Se llevó a cabo la reacción a 10 bares de presión y a 150 °C.
• Se emplean precursores etiquetados por isótopos para confirmar las vías de reacción.

Principales resultados:

• Se logra la síntesis directa de acetona a partir de CH4 y CO.
• Se ha informado de una elevada selectividad para la formación de acetona (> 80%) entre los productos líquidos.
• Se ha identificado el ácido acético (CH₃COOH) como otro producto importante del acoplamiento simple de CH₄ y CO.

Conclusiones:

• El estudio presenta una prueba de concepto para sintetizar oxigenados C₃ a través del acoplamiento directo de múltiples materias primas C_1.
• La fuerza de unión óptima de los intermedios reactivos en el catalizador Pd se propone como clave para una alta selectividad C₃.
• Este enfoque catalítico fototérmico ofrece una ruta potencial para la producción de sustancias químicas valiosas a partir de abundantes recursos de C₁.