The main objective of this work was the comparative evaluation of trimetallic catalysts based on Pt-CoMoS supported on Al2O3 and Al2O3-TiO2 for the HDO of guaiacol as an oxygenated model molecule. The synthesis of the supports was carried out by sol-gel method in order to have better textural properties, such as, surface area, volume and pore diameter. The catalysts were prepared by the incipient impregnation technique using an atomic ratio of Co / (Co + Mo) = 0.3 and a density of 2.8 atoms of Mo / nm2. Subsequently, they were impregnated with Pt with the same procedure described, using 1% by weight of this metal. The above was carried out with a previous sulfurization step at 400ºC / 4 h with a 15% mixture of H2S / H2. The catalysts were characterized by temperature programmed desorption (TPD), temperature programmed reduction (TPR), X-ray diffraction and Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). The catalysts with the greatest interest were also characterized by X-ray photoelectron spectroscopy and HRTEM. Likewise, all the catalysts were evaluated in the HDO reaction of guaiacol in a batch reactor with a volume of 100 ml at conditions of 320ºC and 800 psi.
From the reaction tests it was found that the catalysts containing platinum and supported in mixed oxides showed higher activity than conventional sulfur catalysts. In addition, it was found that these catalysts improve the selectivity towards HDO products. In this sense, from the analyzes by DRS and TPR it was possible to conclude that when adding TiO2 to the support the quantity of octahedral species, which are easier to reduce and sulphide, increase significantly compared to the supported catalyst in Al2O3. However, having a higher content of TiO2 in the support these species decrease causing a low activity. In addition, with the analysis by HRTEM it was observed that there is a low dispersion of the MoS2 for the catalyst with the presence of Pt, indicating that they have longer layers, resulting in a decrease in the number of Mo atoms at the edges. In this sense, the analysis by XPS showed that the degree of sulphuration is not affected by the presence of Pt, indicating that this metal is not in its sulphurated state. However, the high-resolution spectra showed that there is a better sulfurization for catalysts supported in mixed oxides. Also, it was found that there is a large amount of platinum on the surface of the catalyst, which indicates that the Pt is only segregated. Thus, the Pt-CoMoS / AT1 catalyst was the most active due to the large amount of Pt it has on its surface
El objetivo principal de este trabajo fue la evaluación comparativa de catalizadores trimetálicos con base en Pt-CoMoS soportados en Al2O3 y Al2O3-TiO2 en este último varían las relaciones molares, para la HDO de guayacol como molécula modelo oxigenada. La síntesis de los soportes fue realizada por la técnica de sol-gel para procurar mejores propiedades texturales, tales como, área superficial, volumen y diámetro de poro. Los catalizadores se prepararon por la técnica de impregnación incipiente utilizando una relación atómica de Co/(Co+Mo) =0.3 y una densidad de 2.8 átomos de Mo/nm2. Posteriormente, fueron impregnados con Pt con el mismo procedimiento anteriormente descrito, utilizando 1% en peso de este metal. Lo anterior se llevó a cabo con una etapa previa de sulfuración a 400ºC/4 h con una mezcla al 15% de H2S/H2. Los catalizadores se caracterizaron por desorción a temperatura programada de amoniaco (TPD), reducción a temperatura programada (TPR), Difracción de rayos X y Espectroscopía de Reflectancia Difusa (DRS). Los catalizadores con mayor interés también se caracterizaron por espectroscopía fotoelectrónica de rayos X y HRTEM. Asimismo, todos los catalizadores fueron evaluados en la reacción de HDO de guayacol en un reactor por lotes con volumen de 100 ml a condiciones de 320ºC de temperatura y 800 psi de presión de H2. A partir de las pruebas de reacción se encontró que los catalizadores con contenido de platino y soportados en óxidos mixtos mostraron mayor actividad que los catalizadores sulfurados convencionales. Además, se encontró que estos catalizadores mejoran la selectividad hacia productos de HDO.
En este sentido, a partir de los análisis por DRS y TPR se pudo concluir que los que al adicionar TiO2 al soporte la cantidad de especies octaédricas, las cuales son más fáciles de reducir y sulfurar aumentan significativamente comparado con el catalizador soportado en Al2O3. Sin embargo, al tener mayor contenido de TiO2 en el soporte estas especies disminuyen ocasionando una baja actividad. Además, con el análisis por HRTEM se observó que existe una baja dispersión de las laminillas de MoS2 para el catalizador con presencia de Pt, indicando que se tienen laminillas más largas, dando lugar a una disminución de la cantidad de átomos de Mo en los bordes. En este sentido, el análisis por XPS demostró que el grado de sulfuración no se ve afectado con la presencia de Pt, indicando que este metal no se encuentra en su estado sulfurado. Sin embargo, los espectros de alta resolución mostraron que existe mayor grado de sulfuración para los catalizadores soportados en óxidos mixtos. Asimismo, se encontró que existe una gran cantidad de platino en la superficie del catalizador, lo cual indica que el Pt se encuentra únicamente segregado. Así, el catalizador de Pt-CoMoS/AT1 fue el más activo debido a la gran cantidad de Pt que posee en su superficie
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