Naturaleza de Sitios Activos de Materiales Microporosos Tipo ZSM-11 para la Activación de Metano Empleando n-hexano Como Co-reactante

GRISELDA GONZÁLEZ MERCADO; LILIANA B. PIERELLA; OSCAR A. ANUNZIATA

XIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA y QUÍMICA INORGÁNICA

Congreso; XIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA y QUÍMICA INORGÁNICA; 2005

Universidad Nacional de Santiago del Estero - Facultad de Agronomía y Agroindustria

Resumen Se estudió la conversión catalítica de metano (C1) en hidrocarburos aromáticos (HA) usando nhexano (n-C6) como co-reactante sobre Zn/H-ZSM-11. Las zeolitas ZSM-11, con una relación Si/Al=17, fueron sintetizadas según procedimientos publicados. Se emplearon muestras de catalizadores Zn/H-ZSM-11(a), Zn/H-ZSM-11(b), Zn/H-ZSM-11(c), intercambiados con Zn2+ a diferentes fracciones molares del catión, Zn2+/(Zn2++ H+)=0.24, 0.56 y 0.86, respectivamente. Las muestras se secaron a 100ºC y se calcinaron a 500ºC. La composición química y área superficial total de los materiales catalíticos utilizada en este trabajo fue obtenida por BET. Todos los catalizadores mostraron alta pureza y cristalinidad obtenida por DRX. Las mediciones de FTIR fueron realizadas en un espectrómetro Jasco 5300 FT-IR. A las muestras prensadas en pastillas autosoportadas de 10mg/cm2 se les adsorbió piridina (3torr) a temperatura ambiente durante 10h, y fueron desorbidas durante 4h a 250, 350 y 400ºC a una presión de 10-5torr. La cantidad de sitios de Brönsted y de Lewis fue obtenida usando los coeficientes de extinción molar a partir de los datos de literatura. Para determinar la fuerza y la naturaleza de los sitios activos del catalizador se usó piridina como molécula de prueba y se calculó la concentración de los sitios ácidos de Brönsted y los sitios ácidos de Lewis en los catalizadores zeolíticos mediante los datos obtenidos del espectro IR de la piridina adsorbida. La concentración de la piridina interactuando con los sitios ácidos de Brönsted, PyH+, fue determinada por la intensidad máxima de adsorción a 1545 cm-1. La banda de adsorción a 1450-1460 cm-1 indica la presencia de un aducto electrón-donor-aceptor EDA, en los sitios de piridina-sitios ácidos de Lewis en las zeolitas. Después de desorber las muestras a distintas temperaturas, se separaron arbitrariamente, según la fuerza ácida de los sitios en: débiles, medios y fuertes como una función de la piridina retenida (_mol.g-1) entre 250-350ºC (SBD: sitios de Brönsted débiles, SLD: sitios de Lewis débiles), 350-400ºC (SBM: sitios de Brönsted medios, SLM: sitios de Lewis medios) y 250-350ºC (SBF: sitios de Brönsted fuertes, SLF: sitios de Lewisfuertes). La naturaleza y concentración de los sitios activos en la superficie del catalizador es determinante para la efectiva incorporación del C1 en el sistema de reacciones que conducen a la aromatización. Los sitios de Lewis fuertemente ácidos son esenciales para lograr este objetivo, ya que forman centros de deshidrogenación y aromatización por su capacidad para abstraer hidruros e impedir la hidrogenación de los intermediarios. Esto nos permite sugerir que sobre los cationes Zn incorporados sobre la matriz zeolítica como contra ión se formarían entre otros los intermediarios etil- y butil-carbenio a través de un aducto EDA, provenientes de la abstracción de un hidruro del n-C6 siendo impactados en fase gas por C1. Informamos así, la efectiva activación de C1 empleando como co-reactante n-C6 logrando porcentajes de conversión mayores al 50mol %de C1, y rendimiento a aromáticos mayores a 30mol % no reportados aun en literatura.