Actividad y desactivación de catalizadores de Ni soportados en óxidos mixtos de alúmina y titania - Pérez López, Gustavo (Universidad Autónoma Metropolitana, 1997)
Mediante el estudio de las interacciones que el soporte tiene con el agente activo en el desempeño de los catalizadores es posible obtener información que permita lograr mejoras en sus características, en forma fundamental en la actividad y selectividad. La desactivación es un fenómeno el cual se ha estudiado, primordialmente, desde la perspectiva de los cambios generados en los sitios activos durante elproceso catalítico por elfecto de múltiples causas (envenenamiento, sinterizado, formación de coque), quedando en segundo término el efecto del soporte en la desactivación. De acuerdo con cada tipo de soporte, así como de su ruta de preparación, es posible obtener formulaciones para soportes de catalizador con determinadas propiedades. La meta en este trabajo es obtener información sobre el efecto de la formulación de catalizadores de Ni soportados en óxidos mixtos de alúmina y titania, y obtener conclusiones al respecto, utihndo para dicho fin la hidrogenación parcial de fenilacetileno, monitoreando la actividad, la selectividad y la velocidad de desactivación por deposición de coque. Los resultados experimentales obtenidos en el presente trabajo permiten observar efectos significativos en la estructura cristalina y en la textura de alúmina pura, de titania pura y de óxidos mixtos con relaciones atómicas AVTi=25 y AVTi=lO, sintetizados por precipitación y por sol-gel. Se obtienen áreas superficiales BET superiores para los materiales sintetizados por sol-gel (359-426 m2/g) sobre de los materiales precipitados (247-268 m2/g). También, se observan diferencias en las estructuras cristalinas por difiacción de rayos X, tanto por el método de sintesis como por efecto de la composición de los soportes. Mediante análisis termogravimétrico y térmico diferencial, se obtiene información respecto de los mecanismos de conformación estructural de los precursores de óxidos sintetizados durante la calcinación. siendo bayerita la estructura de los precursores de alúmina y óxidos mixtos de Al,O,-TiO, sintetizados por precipitación, y boehmita la estructura correspondiente a los precursores sintetizados por sol-gel. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEW se observa la morfología de las superficie de los óxidos, siendo la característica principal la conformación de conglomerados de partículas, con diferencias notables en la compactación de estos conglomerados en función del método de preparación. Respecto a la actividad catalítica, se observan diferencias en la velocidad de reacción y en la selectividad durante la hidrogenación de fenilacetileno entre 25 y 100°C. en catalizadores de Ni impregnado en los óxidos sintetizados. Para los óxidos precipitados, se observa que la velocidad de reacción más alta se obtiene para el sistema Ni/Al,O,, siendo el patrón de comportamiento en función del soporte A1203>Ti0,>Al/Ti=1 O>Al/Ti=25, mientras que el rendimiento a estireno es del 100% para AVTi=25 entre 25-100°C. Para el caso sol-gel, la velocidad de reacción disminuye de acuerdo al siguente orden: AVTi=10>AI,03>AVTi=25>Ti0,, siendo nuevamente el óxido mixto AVTi=25 el que presenta el mejor rendimiento a estireno. En cuanto a la de desactivación, se ensayan los mismos catalizadores de Ni en la hidrogenación de fenilacetileno a 300°C. Nuevamente, se observan efectos de la composición del soporte en el desempeño catalítico, tanto en la velocidad de desactivación como en la selectividad a estireno. Para el análisis de los resultados de desactivación, se recurre a un modelo que considera dependencia con la concentración del agente precursor de coque, y órdenes de desactivación dl y d, para las actividades a, y a, de las reacciones en serie. con constantes cinéticas de pseudo-primer orden k, y k2, y constantes de desactivación k,, y kD2. Para ¡OS materiales precipitados, el catalizador soportado en el óxido mixto Al/Ti=lO presenta el mejor comportamiento selectivo (k,/h= 16.9, k,,/kD,=2.303), mientras que en los catalizadores soportados por sol-gel destaca el óxido mixto Al/Ti=25 (k,l,$= 16.9, kD,/k,,=2.303).