Síntesis de Ir/TiO2/SBA-16 para reacciones de hidrotratamiento.

Abstract

En este trabajo se estudi´o la actividad catal´ıtica de Ir/TiO2/SBA-16 modificado con 1 % de Ir, en la hidro genaci´on 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 hidrogeno. En el proceso de preparaci´on de TiO2/SBA-16 la matriz de SBA-16 se sec´o y se incorpor´o en una soluci´on de 2 mL de tetrabutilortotitanato (TTBT) y 5 mL de etanol. La mezcla se sec´o y se calcin´o en aire a 550◦C por 4 h. El iridio se incorpor´o a las muestras empleando como fuente de Ir, Acetilacetonato de Ir (Ir(AcAc)3 Aldrich ¿97 %). Se emple´o la t´ecnica de impregnaci´on incipiente, disolviendo la fuente de Iridio en etanol. Luego se elimina el solvente por evaporaci´on a 800◦C y al vac´ıo. La proporci´on de Iridio fue del 1 % en peso. Luego de calcinado a 450◦C durante 5 h, se realiz´o una desorci´on t´ermica programada en atm´osfera inerte con un flujo de nitr´ogeno de 20 ml/min para arrastrar los gases desorbidos. Posteriormente se realiz´o una reducci´on con hidr´ogeno: dado que el iridio es activo para la reacci´on en su estado met´alico, se lo redujo mediante un flujo de hidr´ogeno de 20 ml/min, empleando el mismo programa de temperatura que fue utilizado en la desorci´on programada. Las muestras obtenidas fueron identificadas como: Ir/SBA-16, Ir/TiO2-SBA-16. Los patrones de difracci´on de rayos X fueron obtenidos con un equipo de Difracci´on Philips X’ Pert PRO PANalytical con radiaci´on de Cu Kα (α =1,5418). Los datos de difracci´on 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, adem´as de un pico ancho de s´ılice amorfa centrada a 2θ = 23 ◦ . Los picos son relativamente anchos debido al peque˜no tama˜no de las nanoparticulas de TiO2. Esto sugiere que no se han formado part´ıculas de TiO2 fuera de SBA-16 durante el proceso de inclusi´on. El tama˜no del nanocristal de TiO2 calculado seg´un la f´ormula de Scherrer (d = κλ/β cos θ) es de 6 nm, lo cual es consistente con el tama˜no de poro de SBA-16 (entre 6-9 nm). Esto indica que los poros de SBA-16 restringen el crecimiento de las part´ıculas de TiO2. La dispersi´on de Ir (DIr) fue calculada mediante quimisorci´on de hidr´ogeno medida por pulsos a temperatura am biente y presi´on atmosf´erica en un equipo Chemisorb 2720 Micromeritics. Ir/TiO2/SBA- 16, con part´ıculas de iridio (di´ametro entre 2,7-3,0 nm) homog´eneamente disperso, con una dispersi´on del 46 %, mostr´o una actividad en la hidrogenaci´on de tetralin, 20 % mayor que Ir/SBA-16 y un 60 % mayor que un catalizador convencional. La incorporaci´on del metal a la estructura genera una ligera disminuci´on del ´area, pero el car´acter mesoporoso se mantiene, suponemos que todo el metal es accesible al hidr´ogeno y descartamos la formaci´on de otras fases. El tama˜no de la part´ıcula met´alica depende del contenido del metal, del soporte y del m´etodo de incorporaci´on. La presencia de TiO2 en Ir/TiO2/SBA-16 permiti´o una mayor dispersi´on de iridio y menor tama˜no de cluster met´alico, comparado con otros soportes mesoporosos estudiados previamente [1,2]. Ir/TiO2/SBA-16 present´o una buena resistencia al azufre debido a que la interacci´on del azufre con las part´ıculas met´alicas es muy d´ebil, esto puede deberse a una fuerte interacci´on metal-soporte dada probablemente por el peque˜no tama˜no 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 utilizaci´on en el estadio final de un proceso de hidrotratamiento para producir diesel con alto n´umero de cetano.