Síntesis y Caracterización de zeolitas ZSM-5 impregnadas con ácido tungstofosfórico

CANDELARIA LEAL MARCHENA, SILVINA GOMEZ, LILIANA PIERELLA, LUIS PIZZIO.

Congreso; CONAMET/ SAM 2012; 2012

Los heteropoliácidos con estructura de Keggin (HPA) poseen propiedades que son de gran utilidad y valor para la catálisis heterogénea. El ácido tungstofosfórico (TPA) es un heteropolicompuesto que posee acidez Brönsted superior a la de los ácidos sólidos convencionales y uno de los más utilizados. Sin embargo, los HPA poseen una relativa baja estabilidad térmica, lo que resultaría en la posible degradación de la estructura primaria, acompañada de una disminución de su selectividad y actividad catalítica. Adicionalmente, su alta solubilidad en agua y solventes orgánicos polares, dificulta su recuperación y reutilización. Para lograr materiales catalíticos fácilmente reutilizables, se los depositan sobre sólidos de alta superficie específica, como SiO2, TiO2 o zeolitas [1,2], logrando además del aumento en la superficie específica, un incremento en la estabilidad térmica del material soportado. Las zeolitas ofrecen gran área superficial, estructura porosa única y gran estabilidad térmica, mecánica y química. Se estudiará el efecto de la impregnación de TPA sobre la estabilidad estructural sobre la matriz zeolitica NH4-ZSM5. La zeolita NH4-ZSM5 se obtuvo por síntesis hidrotérmica [3]. La incorporación del 5%, 20% y 30% p/p de TPA (H3PW12O40.23H2O, Fluka, p.a.) se realizó por impregnación por vía húmeda en un evaporador rotatorio. Los materiales resultantes se caracterizaron mediante las técnicas de difracción de rayos X (XRD), infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR) y resonancia magnética nuclear de 31P (31P MAS-NMR). En los patrones de XRD (Figura 1) de las muestras TPA-NH4ZSM5-05, TPA-NH4ZSM5-20 y TPA-NH4ZSM5-30, se observa la presencia de los picos característicos de la zeolita NH4-ZSM5, aunque la intensidad de los mismos ha disminuido. Los difractogramas presentan también, un conjunto adicional de señales, las  cuales son asignadas a la presencia de la sal (NH4)3PW12O40 (NH4-TPA), cuya formación puede ser debida a la interacción de los aniones [PW12O40]3- con los [NH4]+ presentes en la zeolita. Los espectros FT-IR correspondientes a las muestras TPA-NH4ZSM5 presentan, sobrepuesta a las bandas de la zeolita, la banda asignada al estiramiento W-Ob-W del TPA, cuya intensidad relativa crece al aumentar el contenido del mismo. En los espectros de 31P MAS-NMR aparecen las líneas asignadas al anión [PW12O40]3- y a la especie dimérica [P2W21O71]6- la que se genera durante la etapa de impregnación de la zeolita como resultado de un aumento de pH.