Estudio de la deposición de Paladio sobre Carbón Activado y su efecto en la reacción de hidrogenación de alquino.

CECILIA R. LEDERHOS; JUAN M. BADANO; MARÍA JULIANA MACCARRONE; CONCEPCIÓN SALINAS; CAROLINA P. BETTI; C. MIRANDA; FERNANDO COLOMA-PASCUAL; MÓNICA E. QUIROGA

Cali

Simposio; IX Simposio Colombiano de Catálisis; 2015

La Sociedad Colombiana de Catálisis (SoCCAT) miembro de la Federación Iberoamericana de Sociedades de Catálisis (FISOCAT), la Universidad del Valle y el grupo de investigación LICAP

La hidrogenación selectiva de compuestos acetilénicos usando catalizadores metálicos homogéneos o heterogéneos ha sido ampliamente estudiada en los últimos años debido a su interés académico e industrial. Los productos obtenidos a partir de estas reacciones son muy usados en la síntesis de química fina; en compuestos biológicamente activos, importantes en la industria farmacéutica; en la producción de poliolefinas, como son el polipropileno, polietileno, etc., utilizados masivamente. Una de las principales ventajas de este tipo de hidrogenación es que utiliza condiciones suaves de trabajo de presión y temperatura. El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto de la sal precursora (PdCl2 y Pd(NO3)2) utilizada en la preparación de catalizadores de paladio soportados sobre carbón activado (CA), en la actividad y selectividad en la semi-hidrogenación de 1-heptino a 1-hepteno. Sobre carbón activado (CNR-115 provisto por NORIT, SBET: 1503 m2 g-1, V poro: 0,738 mL g-1, VTotal poro: 1,010 mL g-1) fueron depositadas soluciones de PdCl2 y Pd(NO3)2, estabilizadas a pH=1 con HCl y HNO3, respectivamente. Los catalizadores PdCl(0.4%)/AC y PdN(0.4%)/AC fueron secados 24 h a 373 K y reducidos en H2 a 393 K durante 1 h previo a su evaluación catalítica. Los catalizadores fueron caracterizados por ICP, XPS, TPR, FTIR, quimisorción de H2, TPD. Los catalizadores fueron evaluados en la hidrogenación selectiva de 1-heptino a 1-hepteno, en un reactor semicontinuo tanque agitado de acero inoxidable a 800 rpm, 303 K, 150 kPa de presión de H2 y usando 0,75 g de catalizador, 75 mL de una solución al 5 % (v/v) de 1-heptino en tolueno. Reactivos y productos fueron analizados por GC con detector FID y columna capilar. El catalizador de Lindlar fue utilizado a modo de comparación. Los resultados de caracterización (TPR y TPD) indicaron una modificación del soporte, mostrando un aumento en la cantidad de grupos conteniendo oxígeno, tales como carboxílicos, al utilizar HNO3 durante la preparación de PdN/AC. Mientras que para en PdCl/AC no se observan cambios en la superficie del carbón, comparados con el soporte. Los resultados de XPS confirman la presencia de Pd° reducido sobre la superficie de ambos catalizadores, y presencia de cloro superficial para PdCl/AC. Los valores de conversión total resultaron: PdN/AC (70%) > PdCl/AC (30%) a los 180 min de reacción. La selectividad al 1-hepteno fue un 10 % mayor para PdN/AC. Este catalizador (PdN/AC) pudo superar los valores de conversión presentados por el clásico catalizador de Lindlar (50%), y mantener la selectividad a 1-hepteno. El catalizador PdN/AC presentó varias ventajas y mejoras: menor contenido de metal (0.4 % m/m Pd, frente a 5 % m/m Pd en Lindlar) y por ende menor costo, mayor conversión total y muy buena selectividad al producto deseado (85%); frente al clásico Lindlar y frente a un catalizador de precursor clorado. La química superficial del carbón resulta muy importante, ya que es posible producir modificaciones en ella que se traducen en efectos electrónicos y geométricos. Esto mejora las propiedades catalíticas en PdN/AC durante la hidrogenación de 1-heptino, frente a PdCl/AC.