Síntesis, caracterización y evaluación catalítica del sistema MoP/Al₂O₃ Public Deposited
Las restricciones legislativas con respecto al contenido de azufre en combustibles como el diesel han llevado al desarrollo de nuevas tecnologías y rediseño en el proceso industrial que se usa para desulfurar al diesel conocido como hidrotratamiento. Un punto medular en este proceso es el catalizador que tradicionalmente es fabricado con base en sulfuros de Mo y W. Sin embargo, tales catalizadores no han logrado, sin cambios sustanciales al proceso, alcanzar los niveles de desulfuración necesaria para alcanzar concentraciones tan bajas como 15 ppm. Los fosfuros de metales de transición han presentado una alternativa a los catalizadores tradicionales de hidrotratamiento con resultados muy satisfactorios; de tales fosfuros los más destacados son sin duda los de Ni y/o Mo, siendo el MoP uno de los menos estudiados en la literatura especializada. Dado que existen pocos estudios acerca del fosfuro de Mo soportado en alúmina de alta área superficial, el efecto de la concentración de Mo-P fue analizado en los catalizadores de MoP/Al2O3. Los sistemas fueron preparados mediante reducción a temperatura programada con flujo de hidrógeno usando temperaturas desde 823 hasta 1123 K. Los materiales resultantes fueron caracterizados mediante fisisorción de nitrógeno, XRD, resonancia magnética nuclear (NMR), difracción de electrones, TEM convencional y de alta resolución (HRTEM); los materiales fueron evaluados en la reacción de hidrodesulfuración (HDS) de dibenzotiofeno (DBT) a 593 K. Los resultados mostraron Que dependiendo de la concentración de Mo-P se pueden detectar especies como monofosfatos y polifosfatos así como también AlPO4 cuando la concentración de fósforo es mayor que 6.5% en peso. Los resultados de actividad catalítica mostraron que el catalizador preparado a 1123 K con 9.9 % en peso de Mo mostró la mayor actividad. Este material fue dos veces más activo que un catalizador con base en sulfuros con el mismo contenido de Mo. Finalmente proponemos un modelo esquemático del MoP/Al2O3 que depende del contenido de Mo-P. El efecto de la relación de P/Mo fue también estudiado mediante la preparación de catalizadores con diferente relaciones teóricas de P/Mo que van desde 0.5 a 3. Los materiales fueron caracterizados por las mismas técnicas mencionadas con antelación y evaluadas de con HDS de DBT. Los resultados mostraron que los catalizadores más activos fueron aquellos con una relación de P/Mo = 1 y 1.1. La actividad catalítica desciende cuando se aumenta la relación de P/Mo al mismo tiempo que el área superficial de los materiales. Polifosfatos y AlPO4 fueron identificados en lo materiales con exceso de P (P/Mo≥2). El análisis de TEM con filtrado de energía (EFTEM) muestra que en la muestra con exceso de P, los fosfatos se colocan alrededor de MoP bloqueando de esta manera el acceso a los sitios catalíticos. Finalmente el efecto de la temperatura de reducción fue estudiada en los materiales con contenido de 9.9, 15 y 40 % en peso de Mo a una relación de P/Mo=1. Los resultados mostraron que los materiales reducidos a menor temperatura (823 K) presentan la mayor actividad en HDS de DBT. Sin embargo, debido a la baja temperatura de reducción cierta cantidad de molibdeno permanece como Mo0 . Los tamaños de partícula calculados mediante XRD y HRTEM de MoP y la dimensión fractal pueden ser correlacionados con la actividad catalítica resultante. En conjunto, todos los resultados destacan el potencial real de aplicación de los catalizadores de MoP/Al2O3 en reacciones de hidrotratamiento industrial.
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