Adsorción de propileno sobre VSbO4 (110) no estequiométrico

HERNAN SEITZ; ALFREDO JUAN; GRACIELA BRIZUELA; BEATRIZ IRIGOYEN

Río Cuarto

Encuentro; Sexto encuentro de Física y Química de superficies; 2014

Universidad Nacional de Río Cuarto

Alrededor del 90% del acrilonitrilo producido a nivel mundial se obtiene por amoxidación de propileno, mediante la reacción: CH2=CH-CH3 + NH3 + 3/2 O2 -> CH2=CH-CN + 3H2O La reacción involucra un complejo mecanismo de reacción. Primeramente, el amoníaco interactúa con centros activos, generando un sitio de amoxidación. La primera especie activa se forma a partir del amoníaco como NH. Seguidamente, se adsorbe el alqueno, formando un complejo alílico (mediante la abstracción de un hidrógeno α del hidrocarburo). En este trabajo se presenta el estudio de la adsorción de propileno sobre la superficie VSbO4(110) no estequiométrica (Fig. 1), de fórmula V0.92Sb0.92□0.16O4 (□: vacancias catiónicas) [1]. Se consideraron dos tipos de sitios superficiales (V y Sb), y dos formas de aproximación del propileno a la superficie: perpendicular y paralela. Se realizaron cálculos de energía de adsorción, distancias de enlace y optimización geométrica, mediante cálculos químico-cuánticos autoconsistentes llevados a cabo utilizando la teoría DFT, implementada en el paquete Vienna Ab-Initio Simulation Package (VASP) [2,3]. Los resultados indican que la aproximación paralela de propileno al sitio Sb de la superficie VSbO4(110), conduce a la geometría energéticamente más estable, y presenta menores distancias de enlace propileno-Sb (Fig. 1). Esta geometría además, permite la adsorción simultánea de NH3 en el sitio V (sitio de adsorción preferencial del NH3), para la posterior amoxidación del propileno hacia acrilonitrilo. Mediante cálculos de Densidad de Estados se exploraron las interacciones entre el propileno y los átomos superficiales, para la configuración más estable. Se observan interacciones de orbitales 2p del átomo terminal de C que forma parte del doble enlace, con estados Sb(5s) y Sb(5p). No se encontró interacción entre los átomos de H de los grupos CH3 y CH2 con el átomo superficial de Sb (Fig. 2). Se presenta una importante distorsión geométrica del átomo superficial de Sb.