Síntesis de Ir/TiO2/SBA-16 para reacciones de Hidrotratamiento

Abstract

En este trabajo se estudió la actividad catalítica de Ir/TiO2/SBA-16 modificado con 1 % de Ir, en la hidrogenación de tetralin a decalin en presencia de 100 ppm de S como dibenzotiofeno, en un reactor Parr a 2500◦C y 15 atm. Se utilizaron 500mg de catalizador en polvo y 5 mL de tetralin disuelto en dodecano, con exceso de hidrógeno. En el proceso de preparación de TiO2/SBA-16 la matriz de SBA-16 se secó y se incorporó en una solución de 2 mL de tetrabutilortotitanato (TTBT) y 5 mL de etanol. La mezcla se secó y se calcinó en aire a 550◦C por 4 h. El iridio se incorporó a las muestras empleando como fuente de Ir, Acetilacetonato de Ir (Ir(AcAc)3 Aldrich ¿97 %). Se empleó la técnica de impregnación incipiente, disolviendo la fuente de Iridio en etanol. Luego se elimina el solvente por evaporación a 800◦C y al vacío. La proporción de Iridio fue del 1 % en peso. Luego de calcinado a 450◦C durante 5 h, se realizó una desorción térmica programada en atmósfera inerte con un flujo de nitrógeno de 20 ml/min para arrastrar los gases desorbidos. Posteriormente se realizó una reducción con hidrógeno: dado que el iridio es activo para la reacción en su estado metálico, se lo redujo mediante un flujo de hidrógeno de 20 ml/min, empleando el mismo programa de temperatura que fue utilizado en la desorción programada. Las muestras obtenidas fueron identificadas como: Ir/SBA-16, Ir/TiO2-SBA-16. Los patrones de difracción de rayos X fueron obtenidos con un equipo de Difracción Philips X’ Pert PRO PANalytical con radiación de Cu Kα (α =1,5418). Los datos de difracción fueron realizados por un modo de escaneado continuo con una velocidad de scan de 0,02 grados (2θ)/min. En los patrones de XRD de TiO2/SBA-16 se observan picos correspondientes a anatase pura, además de un pico ancho de sílice amorfa centrada a 2θ = 23 ◦ . Los picos son relativamente anchos debido al pequeño tamaño de las nanoparticulas de TiO2. Esto sugiere que no se han formado partículas de TiO2 fuera de SBA-16 durante el proceso de inclusión. El tamaño del nanocristal de TiO2 calculado según la fórmula de Scherrer (d = κλ/β cos θ) es de 6 nm, lo cual es consistente con el tamaño de poro de SBA-16 (entre 6-9 nm). Esto indica que los poros de SBA-16 restringen el crecimiento de las partículas de TiO2. La dispersión de Ir (DIr) fue calculada mediante quimisorción de hidrógeno medida por pulsos a temperatura ambiente y presión atmosférica en un equipo Chemisorb 2720 Micromeritics. Ir/TiO2/SBA- 16, con partículas de iridio (diámetro entre 2,7-3,0 nm) homogéneamente disperso, con una dispersión del 46 %, mostró una actividad en la hidrogenación de tetralin, 20 % mayor que Ir/SBA-16 y un 60 % mayor que un catalizador convencional. La incorporación del metal a la estructura genera una ligera disminución del área, pero el carácter mesoporoso se mantiene, suponemos que todo el metal es accesible al hidrógeno y descartamos la formación de otras fases. El tamaño de la partícula metálica depende del contenido del metal, del soporte y del método de incorporación. La presencia de TiO2 en Ir/TiO2/SBA-16 permitió una mayor dispersión de iridio y menor tamaño de cluster metálico, comparado con otros soportes mesoporosos estudiados previamente [1,2]. Ir/TiO2/SBA-16 presentó una buena resistencia al azufre debido a que la interacción del azufre con las partículas metálicas es muy débil, esto puede deberse a una fuerte interacción metal-soporte dada probablemente por el pequeño tamaño de los clusters de iridio, lo cual fue significantemente influenciado por la presencia de TiO2 modificando el soporte. La tolerancia a azufre de este catalizador es suficientemente alta como para su utilización en el estadio final de un proceso de hidrotratamiento para producir diesel con alto número de cetano.