Acidez del sistema ácido tungstofosfórico-sílice sintetizada usando un formador de poros no surfactante

V. D. MONOPOLI; BLANCO M.N,; PIZZIO L.,R.

Salta, Argentina,

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

El desarrollo de sólidos adecuados para su uso como catalizadores en reacciones ácidas permite llevarlas a cabo en condiciones más amigables para el medio ambiente que los catalizadores líquidos clásicos, tendiendo a procesos eco-eficientes. Para ello, se busca inmovilizar el componente activo, en el caso de catalizadores soportados, para que no se solubilice en el medio de reacción y se trata de conferir a los sólidos características apropiadas de acidez. Esta depende de los componentes, la concentración de los mismos, y las condiciones de preparación y tratamiento térmico. En este trabajo se estudian sistemas constituidos por sílice y ácido tungstofosfórico (TPA). La sílice se sintetizó mediante el método sol-gel usando tetraetil ortosilicato como precursor de silicio. El método se combina con el agregado de polietilenglicol (PEG) como agente formador de poros no surfactante no iónico. Se emplearon tres PEG de distinto peso molecular (400, 2000 y 6000 dalton) en dos niveles de concentración (10 y 30 %(p/p)) y se adicionó TPA en concentración 30 %(p/p). La estimación de las características ácidas de los materiales obtenidos se llevó a cabo por titulación potenciométrica con n-butilamina. Se considera que el potencial inicial de electrodo (Ei) indica la fuerza ácida máxima del material y, según el valor del mismo, se clasificaron en sólidos con sitios muy fuertes (Ei > 100 mV), sitios fuertes (0 < Ei < 100 mV), sitios débiles (-100 < Ei < 0 mV) y sitios muy débiles (Ei < -100 mV). El número de sitios ácidos puede estimarse mediante los meq de amina para los que se alcanza el plateau inferior en la curva de titulación. Se observó que el comportamiento de la acidez depende del PEG empleado. Durante la preparación usando PEG 400, las hélices cortas del polímero conducen a materiales en los que se tiene una morfología compacta. El valor de Ei indica que ambos sólidos tienen muy alta fuerza ácida (506 mV), y el número de sitios es mayor para concentración de PEG alta, resultado de mayor accesibilidad al TPA. Para PEG 2000, se puede considerar que las cadenas de PEG en el sol forman micelas, alrededor de las que interacciona el TPA y se acomodan las partículas de sílice, producto de la hidrólisis y condensación del alcóxido. Se tiene así morfología del tipo agregado. Al aumentar la concentración de PEG aumenta el número de micelas y mayor cantidad de TPA interacciona, esta es la razón por la cual, si bien la fuerza ácida es similar (540 y 580 mV), el número de sitios titulados es menor. Con PEG 6000 la situación es diferente. Se propuso que las cadenas de PEG en el sol forman una estructura retiforme. Los grupos silanoles interaccionan con los grupos (-CH2CH2O-) del PEG y ocurre policondensación para dar el esqueleto de sílice con morfología tipo red reticular. La adición de TPA acelera este proceso. Al aumentar la concentración de PEG, la red es más compacta y conduce a mayor proporción de TPA sin interacción con la estructura, dando mayor número de sitios ácidos titulados. La particularidad de estas muestras es que presentan fuerza ácida máxima similar a la del TPA másico (830 mV), siendo los valores 810 y 800 mV. Esto también indica que las muestras preparadas con PEG 6000 contienen TPA mayoritariamente sin interacción. De acuerdo a los resultados obtenidos, los materiales sintetizados son sólidos adecuados para ser utilizados como catalizadores en reacciones ácidas.