Durante las últimas dos décadas se ha incrementado significativamente el interés en los materiales que contienen titania. Estos materiales encuentran numerosas aplicaciones en diferentes áreas de la catálisis heterogénea, tales como fotocatálisis, reacciones de oxidación y reducción, catálisis ácida, así como soportes catalíticos. Lo anterior se debe principalmente a las ventajas que tienen los soportes y catalizadores de titania: una interacción óptima entre este soporte y la fase activa, la presencia de sitios ácidos y básicos y propiedades redox al mismo tiempo, estabilidad química. Se ha encontrado que los catalizadores de Mo soportados en TiO2 presentan una actividad intrínseca alta en hidrodesulfuración e hidrogenación, lo que fue atribuido a la formación de especies de molibdeno bien dispersas debido a una alta densidad de los grupos OH reactivos en la superficie de la titania. Adicionalmente, se ha descubierto que la titania promueve la reducción y la sulfuración de Mo6+ agilizando la formación de la fase activa de MoS2. Sin embargo, la titania pura tiene una desventaja importante: área superficial muy baja, lo que limita su aplicación a nivel industrial y hace patente la necesidad de desarrollar nuevos materiales de titania que tengan área superficial alta._x000D_
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Aunado a esta necesidad, en el presente proyecto se propone desarrollar nuevos materiales de titania nanoestructurados en una dimensión (nanotubos) con características adecuadas para ser utilizados como catalizadores o soportes catalíticos. Los nanotubos de titania se obtienen mediante el tratamiento hidrotérmico de óxido de titanio con la solución de NaOH sin el uso de tensoactivos caros. Inicialmente se obtienen nanotubos en forma sódica, de la composición Na2Ti3O7, en los cuales los cationes de Na+ pueden ser fácilmente intercambiados por los protones u otros cationes metálicos. _x000D_
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El objetivo principal del presente proyecto es el desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados de titania (nanotubos) que tengan propiedades texturales y fisicoquímicas adecuadas para ser utilizados como soportes catalíticos para catalizadores de hidrotratamiento, así como catalizadores para las reacciones involucradas en la producción de biodiesel. El cumplir con este objetivo permitirá obtener una serie de nuevos catalizadores heterogéneos con la actividad y selectividad mejoradas, que se podrá aplicar en procesos de importancia industrial (hidrodesulfuración profunda de diesel y producción de combustible alternativo, biodiesel). Se espera obtener la información de carácter fundamental sobre la aplicación de titania nanotubular en diferentes reacciones catalíticas, y estudiar soportes y catalizadores basados en nanotubos de titania de manera sistemática que permita correlacionar sus características con el comportamiento en HDS o transesterificación. _x000D_
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En cuanto a la formación de recursos humanos se contempla formar, a lo largo del proyecto, tres alumnos de licenciatura, dos de maestría y tres de doctorado._x000D_
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En los términos de publicaciones, se espera realizar dos publicaciones por año: una en revista internacional arbitrada y otra en revista nacional o en memorias de congresos en extenso._x000D_
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En cuanto a la presentación de los resultados obtenidos en congresos, se planea participar en un congreso nacional y uno internacional por año._x000D_

En el presente proyecto de investigación, a continuación de las investigaciones que hemos realizado en nuestro grupo durante los últimos diez años, se propone desarrollar nuevos materiales nanoestructurados de titania, nanotubos de titania, con las características adecuadas para ser utilizados como soportes catalíticos o catalizadores para diferentes aplicaciones catalíticas. Entre los principales campos de la catálisis heterogénea que pensamos atender se encuentran; i) los procesos de hidrotratamiento (hidrodesulfuración, hidrodesnitrogenación e hidrogenación de aromáticos) involucrados en la producción de diesel ultra-bajo en azufre, y ii) la reacción de transesterificación involucrada en la producción de biodiesel, combustible altrenativo obtenido a partir de los recursos renovables. Cabe mencionar que estas dos áreas de la catálisis heterogénea son de suma importancia. _x000D_
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Para poder aprovechar satisfactoriamente el crudo pesado mexicano (crudo Maya) y diferentes fracciones del petróleo correspondientes es necesario lograr un nivel de eliminación de contaminantes mejor que el actual, es decir, encontrar una forma de remover los compuestos de azufre, nitrógeno, metales, etc., con una mayor eficiencia, que permite obtener los productos finales que cumplan con las nuevas restricciones ambientales a partir del crudo contaminado. Para cumplir con esta tarea es necesario desarrollar nuevos catalizadores más activos y selectivos, adaptados especialmente al procesamiento de moléculas grandes de contaminantes, lo que se puede lograr mediante el uso de nuevos soportes nanoestructurados._x000D_
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Los nanotubos de titania, que se pretende desarrollar, son materiales novedosos que permiten dispersar y depositar las fases activas en HDS en la superficie exterior de tubos disminuyendo de esta manera los problemas de transporte de los reactivos y productos en el interior de los poros. Los resultados preliminares obtenidos en nuestro laboratorio indican que es posible preparar catalizadores soportados en nanotubos de titania altamente eficientes para la eliminación de los compuestos más refractarios (como el 4,6-dimetildibenzotiofeno) debido a una funcionalidad hidrogenante alta. Sin embargo, los razones de este comportamiento no están claros a la fecha, ya que la información bibliográfica relacionada con la aplicación de nuevos materiales nanoestructurados de titania en el área de hidrotratamiento es muy escasa. En el presente proyecto se propone continuar con la investigación sobre estas nuevas formulaciones catalíticas para obtener la información de carácter fundamental y desarrollar nuevas formulaciones que pueden representar una alternativa de mayor eficiencia a los catalizadores convencionales (NiMo ó CoMo/γ-alúmina). El desarrollo de los catalizadores más eficientes que los que se usan actualmente permitirá realizar la hidrodesulfuración profunda utilizando la infraestructura actual de las refinerías, sin modificar el tamaño y las condiciones de operación de los equipos de proceso actuales, lo que requiere de la mínima inversión y permitirá mejorar la calidad y el costo de los combustibles obtenidos._x000D_
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La producción de biodiesel es otro tema de gran importancia y actualidad. La cantidad de publicaciones y patentes se ha incrementado explosivamente en los últimos años. Para hacer el proceso viable es necesario desarrollar nuevos catalizadores, de preferencia heterogéneos, que permitan bajar el costo del proceso. Los primeros resultados muestran claramente que el uso de materiales nanoestructurados de carácter básico es muy promisorio en el área de producción de nuevos combustibles que pueden sustituir al diesel del petróleo. En nuestro laboratorio tenemos una experiencia amplia de trabajo tanto en el área de la catálisis heterogénea, como en el desarrollo de nuevos materiales y catalizadores sólidos. Durante el periodo de operación del proyecto PAPIIT anterior (IN-110609) fueron desarrolladas y puestas a punto las metodologías para la producción de biodiesel a partir de aceites vegetales y para su caracterización mediante la cromatografía de gases, espectrometría de masas, resonancia magnética nuclear (1H NMR) y determinación de la viscosidad. A continuación de este trabajo y como un intento por abrir una nueva línea de investigación en nuestro grupo, en el presente proyecto se propone sintetizar una serie de materiales nanoestructurados de titania con características acido-básicas adecuadas para ser utilizados como catalizadores en la reacción de transesterificación de aceite vegetal con metanol. Se sintetizarán nanotubos modificados con cationes de Na+, K+, Ca2+, etc., se evaluará su desempeño como catalizadores en la reacción de transesterificación de aceite vegetal con metanol y se determinarán las condiciones de reacción óptimas (temperatura, tiempo, relación catalizador/aceite)._x000D_