Sulfonación de carbón activo y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNT). Deshidratación de 1,4- butanodiol.

ANA PAULA CABELLO; DEBORA MANUALE; MARIANA BUSTO; NICOLÁS CARRARA; JORGE SEPÚLVEDA; CARLOS VERA; MARAISA GONCALVES; DALMO MANDELLI

Santa Fe

Congreso; XXIII Congreso Iberoamericano de Catálisis; 2012

INCAPE-Universidad Nacional del Litoral

El reemplazo de ácidos líquidos minerales por sólidos ácidos, usados como catalizadores para reacciones de esterificación, eterificación e hidrólisis, ha generado gran interés debido a las ventajas operativas y ambientales. Un catalizador sólido ácido ideal debe tener elevada estabilidad y alta densidad de sitios ácidos protónicos fuertes. Las resinas de intercambio catiónico usadas para tal fin, tienen la desventaja de la baja estabilidad térmica (120°C-150°C) y las zeolitas, la baja densidad de los sitios protónicos y diámetro de poros pequeños, que conlleva problemas estéricos. Por su alta eficiencia y estabilidad, los carbones funcionalizados se consideran una alternativa conveniente. Los sólidos basados en carbón son materiales rígidos. La sulfonación introduce grupos sulfónicossobre la superficie del material. En este trabajo, se funcionalizan con ácidos el carbón activado y los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNT) para aplicarlo en la reacción de deshidratación de 1,4 butanodiol.En la preparación de los catalizadores se utilizó como soporte carbón activo y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNT). Previo a la sulfonación de los mismos se realizó un tratamiento ácido. El carbón activo fue tratado con una solución acuosa de HNO3 6N durante 24 h (muestra A) y con Agua Regia por 24 h (muestra B), para MWNT solo se realizo el tratamiento con agua regia (C). Luego los sólidos fueron lavados repetidamente con agua desmineralizada hasta pH neutro del agua de lavado. Posteriormente, fueron impregnados en exceso con H2SO4 (>98%) en un baño a 100 ºC durante 10 h. La muestrafue filtrada y lavada repetidamente hasta alcanzar un pH neutro, dejándola en estufa a 100ºC durante toda la noche.La reacción de deshidratación del 1,4-butanodiol en fase líquida fue realizada en un reactor batch de vidrio. En cada experimento se trabajó con 1,8g de 1,4-butanodiol, 18g de 1,4-dioxano (solvente) y 0,1g de catalizador, con n-decano como estándar interno. Luego la mezcla fue llevada a 103°C (en reflujo) bajo agitación. Se concluyó que tanto el carbón activo como el MWNT al ser tratados con ácido, presentan una oxidación de su superficie. El carbón activo (muestra A y B) tiene una acidez levemente inferior a la de la resina comercial Amberlite 15W (A15W), sin embargo el MWNT muestra una acidez total tres veces superior a la de la resina. En cuanto a la actividad la resina convierte cerca de un 60 % del 1,4-butanodiol en tetrahidrofurano (THF). El carbón activo sulfonado mostró una actividad menor, pero no menos importante. En cambio el MWNT muestra una actividad muy superior a la de la resina (83% de conversión).