Preparación de Circonia Superácida

DAVIES LILIANA,; BONINI NORBERTO,; LOCATELLI SILVANO,; GONZO, ELIO EMILIO

Vaquerías - Córdoba

Jornada; I Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2008

Plapiqui - CONICET

RESUMEN El objetivo del trabajo es encontrar un método de síntesis que permita obtener óxido de circonio mesoporoso y fuertemente ácido, con un ordenamiento de poros semejante al observado en materiales del tipo MCM-41 o MCM-48. Para tal fin se utilizó Zr(n-C3H7O)4 como precursor y dodecilamina (DDA) como agente director de estructura. Dado que las variables experimentales son muchas (temperatura de síntesis, concentraciones relativas de precursor/surfactante y agente de sulfatación, tipo de solvente, tiempos de reacción y envejecimiento, etc.) las muestras se prepararon siguiendo un diseño factorial del tipo 2k, el cual comprende el estudio de k variables actuando todas ellas en 2 niveles, uno superior y otro inferior. Como variable de respuesta se tomó el espectro de rayos X del material sin calcinar y calcinado a 600ºC y la superficie BET del material calcinado a 600ºC. De esta manera se encontró que una de las preparaciones tiene estructura mesoporosa y una superficie BET de 70 m2/g, que es un valor relativamente aceptable para una circonia calcinada a 600ºC, ya que se sabe que es difícil obtener circonias con superficies mayores a los 100 m2/g a temperaturas de calcinación superiores a los 450ºC. La caracterización fisicoquímica completa de esta muestra incluyó DRX, distribución de tamaño de poros, análisis termogravimétrico y estudios por espectroscopía de infrarrojo (FTIR) de intercambio de D2O y adsorción de moléculas prueba como piridina y/o 2,6-lutidina., microscopía electrónica de barrido y análisis EDS. Los resultados indican que una superficie BET elevada depende no sólo de las condiciones de síntesis sino además del tratamiento térmico que recibe la muestra para eliminar el templato y formar la estructura final de óxido de circonio. Así, tratamientos térmicos prolongados, con una velocidad de calentamiento controlada de 1ºC/min, resultaron ser los más efectivos para lograr áreas superficiales relativamente altas. La isoterma de adsorción de N2 a -198ºC es del tipo IV, la cual corresponde a un material mesoporoso, con un máximo en la distribución del tamaño de poros en los 20 nm. Los espectros infrarrojos indican la presencia de grupos sulfatos superficiales. Los estudios cinéticos para evaluar la actividad catalítica en reacciones de deshidratación/deshidrogenación, empleando como reactivo al alcohol i-propílico, muestran que la deshidratación del alcohol ocurre a temperaturas tan bajas como 120ºC confirmando que se trata de un sólido “super-ácido”. Este resultado haría interesante estudiar este material en reacciones de isomerización de hidrocarburos empleando como prueba la reacción de isomerización de n-butano. Palabras claves: circonia, superácidos, circonia sulfatada, FTIR, circonia mesoporosa.