En nuestra línea de investigación de hidrotratamiento (hidrogenación (HID) e hidrodesoxigenación (HDO)) estamos trabajando en la conversión de derivados de la biomasa sobre catalizadores basados en carburos, fosfuros, materiales híbridos, perovskitas, óxidos y estructuras metal-orgánicas (MOF) como catalizadores.

Estamos trabajando con nitruros y fosfuros de Fe, Co, Ni y Mo, estos últimos soportados sobre carbón activado, y estructuras del tipo perovskita para ser utilizados como catalizadores en la conversión de ácido levulínico hacia productos hidrogenados como 4-pentanodiol, ácido pentanoico y 2-metiltetrahidrofurano (2-MTHF). La reacción la llevamos a cabo en un reactor batch a 250-300°C y 30-50 bar de presión de H.

También estamos trabajando con reacciones de oxidación parcial del furfural. Para esto hemos sintetizado catalizadores soportados de V₂O₅ estudiando la morfología de agregación de este material, tipo monovanadato, polivanadato o cristales de V₂O₅ y la naturaleza del soporte (Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂). El objetivo es conseguir la mayor selectividad hacia el producto comercial con elevado valor agregado como es el anhídrido maleico. La reacción la estamos llevando a cabo en un reactor de lecho fijo en fase gas para operar en modo continuo en condiciones parecidas a las de aplicación industrial.

Materiales nanohíbridos tales como nanotubos de carbono (CNT), carbón activado (AC), óxido de grafeno (GO) y carbones “OnionLike” se han modificado químicamente para controlar su carácter anfipático, utilizando fases activas metálicas de Pd, Pt, Ni y Cu. Estos catalizadores se utilizarán en la conversión de furfural en un reactor batch utilizando un medio bifásico con una relación agua/orgánico de 1:1, a 3MPa de presión y una temperatura de 200°C.

Carburos de metales de transición soportados sobre carbón activado serán preparados mediantes diferentes métodos, así como catalizadores core@shell utilizando un core de níquel y cobalto y Shell de SiO₂ y probados en la conversión de guaiacol en un reactor batch a 5 MPa de presión y 350 °C. También catalizadores de ReOx soportados sobre diferentes soportes serán sintetizados y probados en la conversión de ácido levulínico.

Obtención de productos químicos de alto valor agregado a partir del ácido succínico (derivados de la celulosa) será estudiado utilizando catalizadores de Ni soportados en SiO₂, Al₂O₃ y SiO₂-Al₂O₃ en la conversión de guaiacol en un reactor batch a 6 MPa de presión y 300 °C.

Estamos estudiando el efecto de la sustitución de Ca y Sr en una cobaltita (LaCoO₃) para evaluar el efecto de la basicidad en la actividad y selectividad en la reacción de hidrogenación de ácido succínico. Se ha considerado un máximo de 10% en masa de sustitución para mantener la estructura de perovskita. La reacción la llevamos a cabo en un reactor batch, bajo una presión de 6 MPa de H₂ a  200°C  en presencia de dioxano como disolvente. Previo a las pruebas de actividad catalítica, las perovskitas se activan bajo un flujo de H₂ a 500C para obtener nanopartículas de cobalto segregados en la superficie.

Hemos conseguido dar un enfoque industrial en la línea de investigación, al utilizar celulosa como materia prima para producir ácido levulínico por medio de una reacción de hidrólisis, y así dar un mayor valor agregado a esta materia prima. Estamos trabajando con catalizadores másicos estables de forma individual o mixta de óxidos de Fe, Co y Cu para ser utilizados en la producción de ácido levulínico en condiciones menos contaminantes que las que actualmente se utilizan. La reacción la llevamos a cabo en un reactor batch en condiciones mínimas de temperatura y presión de H2 para evitar la lixiviación de la fase activa.

Estamos haciendo estudios para favorecer la producción de fenol como building block de biomasa de podas urbanas. Para lo anterior, estamos buscando biomasa con una alta razón lignina-hemicelulosa/celulosa, lo cual, de acuerdo a estudios teóricos previos debería favorecer la producción de fenol de manera directa a partir de pirolisis. Además, estamos  caracterizando la cantidad de fenol obtenida directamente a través de los extraíbles de la biomasa.

Estructuras metal-orgánicas, MOF MIL-101Cr, UiO67, MOF-808 y UiO-66 que consisten en clúster metálicos enlazados a través de puentes orgánicos que se extienden en dos o tres dimensiones los estamos utilizando como catalizadores para la conversión de benzaldehído. La presencia de enlaces orgánicos y nodos metálicos permitirán ajustar la selectividad en las reacciones catalíticas. Además, estamos llevando a cabo cálculos teóricos para estudiar a través del análisis de descomposición de energía, la interacción del MOFs con el sustrato de interés.

A través de simulación computacional de la teoría del funcional de la densidad (DFT) estamos estudiando los modos de adsorción y energía de interacción entre el furfural y perovskitas del tipo ATiO3 (A: Ca, Sr, Ba). Para obtener la energía del sistema estamos modelando los materiales cristalinos tipo bulk con el paquete pw.x que contiene un conjunto base de ondas planas y un pseudo potencial ultrasoft y para las terminaciones del cristal un modelo de slab en un corte del material bulk. Con los sistemas relajados de la perovskita libre y perovskita-furfural en términos energéticos y estructurales, vamos a determinar la densidad de estados (DOS) para conocer su estructura electrónica y predecir y explicar la adsorción de furfural, los parámetros fisicoquímicos que la gobiernan y contrarrestar estos resultados con la actividad catalítica de las perovskitas en la conversión de furfural.