Estudio de reacciones catalíticas en la interfase líquido/sólido por espectroscopía infrarroja operando

Abstract

La espectroscopia infrarroja en modo de reflexión total atenuada (ATR-IR) es unaherramienta poderosa para investigar mecanismos de reacción en sistemaslíquido(reactivo)/sólido(catalizador). Normalmente, los catalizadores se depositansobre un elemento reflexión interna (IRE) como película o capas de polvo, y sonexpuestos a los reactivos en fase líquida. Para obtener información cuantitativasobre velocidades de reacción, se deben evaluar los aspectos de ingeniería químicade una celda de ATR de flujo pasante. En particular, el transporte de masa dentrode la celda se debe caracterizar. Se presenta aquí un análisis de la transferencia demasa desde la solución hacia la superficie del cristal de ATR donde se deposita elcatalizador. Se desarrollaron criterios para determinar los parámetros cinéticosbajo control químico sobre la base de los número adimensionales de Péclet (Pe),Damköhler (Da) y Biot (Bi) para una película no porosa; y número de Sherwood(Sh) y módulo de Thiele (cl) para una capa de catalizador poroso. Se utilizó unapelícula delgada de Pt depositado sobre un IRE de ZnSe por deposición física devapor y una capa de catalizador poroso de Pt/Al2O3, para estudiar la adsorción yoxidación de monóxido de carbono en fase acuosa. Los datos experimentales de laevolución de la señal a 2048 cm-1 de CO adsorbido sobre platino se ajustaronutilizando un modelo microcinético para obtener constantes de reacción. Losresultados reportados aquí sirven como una guía práctica para determinar loslímites de operación de una celda ATR para estudios in situ y operando.