Estudio Teórico de la Oxidación de Tolueno sobre VSbO4 (110)

B. IRIGOYEN, N. CASTELLANI, A. JUAN, S. LARRONDO, N. AMADEO

Porto, Portugal

Simposio; XVII Simposio Iberoamericano de Catálisis; 2000

Federacion de Sociedades Iberoamericanas de Catalisis FISOCAT

El conocimiento de los mecanismos involucrados en los procesos catalíticos que ocurren sobre las superficies de los óxidos de metales de transición es relevante tanto para la comprensión de las reacciones como para la caracterización de las propiedades superficiales del sólido. Las reacciones de quimisorción y catálisis pueden ser interpretadas a nivel molecular mediante las teorías cuánticas [1,2]. De las posibles técnicas a emplear una de las más simples, pero realista si se tiene en cuenta el tamaño de los modelos en estudio, es la teoría de orbitales moleculares. El método ASED-MO ha sido empleado por varios autores para estudiar las interacciones de alcoholes e hidrocarburos con distintas superficies de óxidos metálicos [3-6]. Los óxidos de V y Sb han sido destacados desde hace varios años por sus propiedades catalíticas [7]. Los más extensamente estudiados para la oxidación selectiva de ortoxileno a anhídrido ftálico se basan en óxidos de V soportados sobre TiO2 (anatasa); pero dopados  fuertemente con Sb, Nb, y Cs. El agregado de Sb modifica la composición de la base V2O5 /TiO2,  con consecuencias electrónicas y estructurales. Electrónicamente, el agregado de Sb disminuye el estado de oxidación del V; mientras que estructuralmente, el Sb se interpone entre las cadenas VO-V ayudando a aislar cada mitad V-O. Una de las fases formadas correspondería al VSbO4 [8]. La síntesis del VSbO4 fue reportada inicialmente por Birchall y Sleight, quienes observaron una estructura tetragonal tipo rutilo en la que el Sb y el V están presentes como Sb+5 y V+3 [9]. Hansen y col. han postulado a partir de estudios de difracción de rayos X y de neutrones, usando el método de refinamiento de estructuras de Rietveld, que la fase VSbO4 presenta un ordenamiento catiónico tipo rutilo con distintas combinaciones probables de los metales coordinados al oxígeno [10]. Por otra parte Berry y col. han mostrado mediante difracción de electrones que el FeSbO4, el cual es isoestructural con el VSbO4 [11], presenta un ordenamiento catiónico con la formación de una superestructura tipo tri-rutilo [12]. Sin embargo el problema de la estructura exacta de la fase activa del VSbO4 todavía requiere ser clarificada. En este trabajo se presenta un modelo teórico para las reacciones de oxidación del tolueno sobre la superficie (110) del VSbO4. El óxido fue modelado usando una supercelda tetragonal tipo tri-rutilo, la cual contiene las combinaciones más probables reportadas en la ref. [10].