Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Doctorado en Ciencias Químicas CATALISIS I

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1 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Doctorado en Ciencias Químicas CATALISIS I Programa semestral: 96 h. Objetivos del curso: El aprendizaje de las bases científicas de la Catálisis y de la relación con otras disciplinas como la Termodinámica Química y la Ingeniería Química. Conocimiento de los catalizadores y las reacciones catalíticas con aplicación industrial. Se analizan los últimos avances en las investigaciones teóricas de la catálisis de procesos químicos. TEMARIO 1. Conceptos Generales 1.1 Catalizador. 1.2 Actividad catalítica. 1.3 Selectividad catalítica. 1.4 Sitios. 1.5 Turnover number. 1.6 Funcionalidad. 1.7 Desactivación del catalizador. 1.8 Adsorción. 2. Velocidad de reacción y modelos cinéticos de las reacciones catalíticas 2.1 Modelo de Langmuir Hinshelwood.

2 2.2 Energías de activación aparentes. 2.3 Modelo de Rideal. 2.4 Los pasos en catálisis heterogénea. 2.5 La ecuación de Arrhenius. 3. Preparación de catalizadores 3.1 Generalidades. 3.2 Método de la precipitación. 3.3 Método de Impregnación. 3.4 Métodos especiales. 3.5 Soportes catalíticos. 4. Caracterización física de los catalizadores 4.1 Propiedades físicas del catalizador. 4.2 Propiedades químicas del catalizador. 5. Desactivación del catalizador 5.1 Desactivación térmica inducida. 5.2 Envenenamiento. 6. Catalizadores metálicos soportados 6.1 Actividad metálica 6.2 Dispersión metálica 6.3 Catalizadores de aleaciones metálicas 6.4 Sinterización y movilidad. 6.5 Formación de carbón

3 6.6 Envenenamiento de los catalizadores metálicos 6.7 Reacciones de hidrogenación 7. Oxidación catalítica 7.1 Mecanismo redox 7.2 Oxidación y amoxilación de propileno. 7.3 Transformación de etileno en óxido de etileno 7.4 Transformación de metanol a formaldehído. 7.5 Combustión catalítica BIBLIOGRAFÍA 1. R.M. Heck, R.J. Farrauto, Van Nostrand Reinhold, CATALYTIC AIR POLLUTION CONTROL, International Thomson Publishing Inc., C. N. Satterfield, HETEROGENEOUS CATALYSIS IN PRACTICE, McGraw-Hill Chemical Engineering Series, J. W. Niemantsverdriet, SPECTROSCOPY IN CATALYSIS, VCH, Germany, J. R. Anderson, STRUCTURE OF METALLIC CATALYSTS, Academic Press, I. N. Levine, FISICOQUÍMICA, McGraw-Hill Chemical Series, http// 7. http// Perfil del alumno al egresar del curso El alumno tendrá la capacidad para:

4 La preparación de catalizadores ad-hoc para reacciones químicas específicas a nivel industrial. El análisis de las propiedades físicas y fisicoquímicas de los catalizadores. La determinación de los mecanismos de reacción de los procesos catalíticos industriales existentes. La determinación de mecanismos de reacción catalítica probables en procesos futuros. La optimización de catalizadores y procesos catalíticos industriales. Marco conceptual El curso Catálisis I tiene el siguiente marco conceptual. La consolidación de las bases en Cinética Química y Catálisis Química. La fuerza en conocimientos adquirida debe ser dirigida a: 1. La optimización de la preparación de los catalizadores para una reacción específica. Esta optimización se logrará en base al conocimiento exhaustivo de los materiales de fabricación de los catalizadores, el proceso que se requiera catalizar y los impedimentos económicos posibles en su producción. 2. El manejo de los sistemas de análisis para la caracterización física y fisicoquímica de los catalizadores preparados. Los sistemas de análisis más utilizados para la caracterización de los catalizadores son, la cromatografía de gases, las espectroscopias FTIR, XPS y UV-Vis, la microscopía electronica (TEM, SEM). 3. La determinación de las causas de la actividad del catalizador y de la desactivación del catalizador. Esta determinación se hace en base a la obtención experimental de los valores de la ecuación de Arrhenius: la energía de activación y el factor entrópico de la reacción en cuestión. La base científica para la aplicación a las solucions de posibles problemas técnicos a nivel industrial. Proceso enseñanza aprendizaje

5 El alumno asistirá a las presentaciones de los temas del curso impartidas por el profesor. El alumno asistirá a las conferencias impartidas por los profesores invitados. El alumno leerá publicaciones de investigación actuales propuestas por el profesor. El alumno presentará la frente al grupo el resumen de las publicaciones leídas. El alumno expondrá sus dudas ante el grupo y conducirá a los alumnos a participar en la exposición. El alumno deberá proponer un sistema y un proceso catalítico para resolver un problema de reacción propuesto por el profesor. Actividades de evaluación. Actividad Calificación mínima Evaluación 4 exámenes parciales % Presentaciones de % resúmenes ante el grupo Proyecto de proceso % catalítico TOTAL % Acreditación. Para acreditar el curso, el estudiante deberá obtener una calificación total mínima de 8.0. Esto implica la presentación obligatoria de los resúmenes concernientes y del proyecto del proceso catalítico.