Andrea L. Moreno1; Angela M. Orozco1; David J. Pérez-Martínez1,2,**; Sonia A. Giraldo1,*;
Aristóbulo Centenoz1†
1Centro de Investigaciones en Catálisis, Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander (UIS), Carrera 27 calle 9, Bucaramanga, Colombia.
*sgiraldo@uis.edu.co, †Q.E.P.D.
2Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), Ecopetrol S.A., Km 7 vía Piedecuesta, Piedecuesta, Colombia
**davidje.perez@ecopetrol.com.co
Fecha Recepción: 29 de junio de 2011
Fecha Aceptación: 3 de octubre de 2011
Con el propósito de implementar una técnica sencilla para medir propiedades ácido-base de sólidos se analizaron las propiedades ácido-base de catalizadores CoMo soportados sobre alúmino-silicatos amorfos (ASA) con diferentes relaciones atómicas Si/(Si+Al) y sobre alúmina modificada con B. Estas propiedades fueron determinadas usando la reacción de descomposición del 2-propanol. Los resultados obtenidos se compararon y validaron con pruebas de descomposición de isopropilamina y medidas con Infrarrojo de piridina adsorbida. Se observó buena reproducibilidad y alta sensibilidad de la reacción de deshidratación del 2-propanol ante los cambios y/o modificaciones de la superficie del catalizador. Se encontró que para los catalizadores CoMo soportados en ASA, la densidad, fuerza y número de sitios ácidos totales se incrementa cuando se aumenta la relación Si/(Si+Al); este incremento se atribuye al aumento en el número de sitios ácidos de Brönsted. Por otro lado, para los catalizadores CoMo modificados con B se observó aumento en la densidad y fuerza de sitios ácidos con el aumento en la cantidad de B. Los resultados de este trabajo permiten concluir que la selectividad de la reacción de descomposición de 2-propanol es sensible a las características ácido-base de catalizadores, y los resultados obtenidos con esta técnica son reproducibles y acordes con métodos más sofisticados y costosos como infrarrojo de piridina adsorbida.
Palabras clave: catalizadores CoMo, características ácido-base, descomposición de isopropilamina, adsorción de piridina.
The acid-base properties of CoMo catalysts supported on amorphous alumino-silicates (ASA) with different Si/(Si+Al) atomic ratios and on alumina modified with B were determined using the 2-propanol decomposition reaction. Results were compared and validated with isopropylamine decomposition tests and with FT-IR measurements of adsorbed pyridine. A good reproducibility and high sensitivity of the 2-propanol dehydration reaction to changes and/or modifications of the catalyst surface were observed. In the case of the CoMo catalysts supported on ASA, density, strength and total active sites number increases when the Si/(Si+Al) ratio increases. This fact is attributed to an increase in the Brönsted acid sites. On the other hand, an increase in density and strength of acid sites with the increase in the B amount was observed in the case of CoMo catalysts modified with B. The results of this study support the conclusion that the selectivity in the decomposition of 2-propanol reaction is sensitive to changes in the acid-base properties showing reproducible results and comparable with the ones obtained from more expensive and sophisticated methods.
Keywords: CoMo catalysts, acid-base characteristics, isopropylamine decomposition, pyridine adsorption.
Las propiedades ácido-base de la superficie
de los catalizadores sólidos determinan su
estabilidad, selectividad y actividad, no sólo de
aquellas reacciones típicas que se llevan a cabo
en sitios ácido-base como craqueo, isomerización,
alquilación, etc. [1-3], sino también en reacciones
de oxidación-reducción e hidrotratamiento (HDT)
que de acuerdo a sus requerimientos se favorecen
por la presencia de determinado tipo de sitios
ácidos o básicos (sitios ácidos o básicos, muy
fuertes o débiles) [2,4].
Una caracterización completa de las propiedades
ácido-base de un sólido requiere la determinación
de la densidad, naturaleza (Brönsted o Lewis) y
fuerza de los sitios ácidos y/o básicos [1,5]. Para
realizar esta caracterización existen métodos
como: (1) pruebas de adsorción selectiva
de moléculas sonda, (2) titulación usando
indicadores, y (3) desempeño catalítico utilizando
reacciones modelo [2,6-10]. Éstos se diferencian
en los principios químicos y físicos en los que
se fundamentan. El primer grupo está basado
en técnicas fisicoquímicas tales como infrarrojo
(IR) o espectroscopía UV-visible, calorimetría y
termodesorción, permitiendo distinguir y cuantificar
los sitios ácidos (Lewis o Brönsted) y básicos
[11]. Para estas pruebas se ha usado piridina,
isopropilamina (sitios Brönsted) y 2,6-dimetil
piridina para los sitios ácidos y CO2 para los
sitios básicos, entre otras [2-11]. Estos métodos
requieren equipos especializados y/o sistemas de
vacio exclusivamente dedicados a ellos que suelen
ser muy costosos. El segundo grupo, se basa en
el uso de indicadores coloreados en fase líquida,
estas medidas se deben complementar con otras
para poder determinar el tipo de acidez. En el
último grupo las reacciones comúnmente usadas
son: isomerización de alquenos, deshidratación
de alcoholes e isomerización de o-xileno,
principalmente [2,7].
La caracterización empleando reacciones modelo,
por ser una medida directa de las características
ácido-base, permite determinar la densidad y
fuerza de los sitios ácidos de los catalizadores
aunque el número de sitios sea bajo, ajustando las
condiciones de operación (caudal, temperatura,
y peso del catalizador) [9] dependiendo del
catalizador que se desea caracterizar. Con el
uso de reacciones modelo, también es posible
diferenciar el tipo de sitios (Lewis o Brönsted),
recurriendo a determinaciones de selectividad
con base en los productos de reacción [9].
Además, este método es más asequible y fácil de
implementar en cualquier laboratorio, comparado
con el uso de otras técnicas que requieren
equipos costosos.
Por otro lado, puede ser considerada como
una técnica rápida para la determinación de
propiedades ácido-base, y se constituye en una
herramienta importante para tomar decisiones,
como en el caso de pruebas preliminares durante
el desarrollo de catalizadores.
Una de las reacciones modelo utilizadas es la
descomposición de 2-propanol (2-POH), la cual
tiene la ventaja de presentar como máximo tres
productos de reacción dependiendo del tipo
de catalizador y de los sitios presentes en éste
[7-9,12-14]. La descomposición de 2-POH se
lleva a cabo por rutas diferentes de acuerdo
a mecanismos de eliminación, y según las
características ácido-base del catalizador se
deshidrata y/o deshidrogena según sea el caso,
para obtener como productos propeno (P) y di-isopropiléter
(DIE) por la deshidratación y acetona
(A) por la deshidrogenación. La relación entre
estos productos da información sobre la densidad,
la fuerza y la cantidad de sitios activos en el
catalizador [12-14].
En este trabajo se estudió la descomposición
del 2-POH sobre dos series de catalizadores
CoMo de diferentes características ácido-base,
previamente caracterizados. La primera serie,
catalizadores soportados sobre alúmina (γ-Al2O3)
modificada con diferentes contenidos de boro
y la segunda serie soportados sobre alúmino-silicatos
amorfos (ASA) con variaciones en su
relación Si/(Si+Al). Se determinó un intervalo de
conversiones y temperaturas dentro de las cuales
se pudiera garantizar la confiabilidad de dichas
pruebas. Los resultados fueron comparados con
las tendencias mostradas por la descomposición
de isopropilamina (IPAM) sobre los soportes de
cada serie de catalizadores y con medidas de IR
de piridina adsorbida sobre los catalizadores de
ambas series.
Preparación de catalizadores
Para llevar a cabo el análisis de las propiedades
ácido-base a partir de la descomposición de
2-POH, se prepararon 2 series de catalizadores
con propiedades superficiales y ácidas diferentes;
catalizadores soportados en γ-Al2O3 modificada
con boro (serie 1) y catalizadores soportados en
ASA (serie 2). La primera serie de catalizadores
se preparó a partir de una γ-Al2O3 comercial
(Procatalyse) mediante impregnación húmeda
incipiente con soluciones de H3BO3 en metanol,
para obtener el soporte γ-Al2O3-B2O3 con
contenidos de 2, 3, 5 y 8% en peso de B2O3.
Posteriormente, se les impregnó molibdeno (10%
MoO3) y cobalto (2% CoO) por el método de
impregnación húmeda incipiente sucesiva usando
soluciones acuosas de (NH4)6Mo7O24.4H2O (Merk)
y Co(NO3)2.6H2O (Sigma) respectivamente.
Después de cada impregnación los sólidos se
sometieron a secado con aire (120°C por 12 h)
y calcinación (500°C por 4 h). Los catalizadores
preparados se nombran como CoMo/γ-Al2O3-B2O3(x),
donde x representa el % en peso nominal
de B2O3.
Además, se preparó un catalizador sin B (CoMo/γ-Al2O3) con la misma composición de Mo y Co, para
efectos de comparación.
Por otra parte los soportes ASA de la segunda
serie, fueron preparados por el método sol-gel,
sugerido por la Parola et al. [4] en atmósfera inerte
usando una mezcla de trisecbutóxido de aluminio
y tetraetilortosilicato, para obtener relaciones
atómicas Si/(Si+Al) de 0,15, 0,25, 0,33, 0,5 y 0,75.
Finalmente se incorporaron Co y Mo por el método
de impregnación húmeda incipiente sucesiva (se
usaron las mismas sales precursoras que en la
serie 1). Posterior a cada impregnación se realizó
un secado a 70°C por 2 h y calcinación a 500°C
por 12 h. Estos catalizadores se nombran como
CoMo/ASA(x), donde x es el valor de la relación
Si/(Si+Al) usada.
Descomposición de 2-propanol (2-POH)
La reacción se llevó a cabo en un reactor de flujo
continuo y lecho fijo a una presión atmosférica de
680 mm Hg, con 0,3 g de catalizador, el cual se
secó in situ con un flujo de N2 de 20 mL/min y a
120°C durante 1 h. Luego, el reactor fue alimentado
con un flujo de N2 (20 mL/min), saturado a una
temperatura de 25±2°C con 2-POH (Baker, 99,9%).
La descomposición de 2-POH se llevó a cabo a
200 y 170°C para los catalizadores de la serie 1
y serie 2, respectivamente. Estas temperaturas
fueron seleccionadas de acuerdo a la actividad
y selectividad de cada serie de catalizadores,
teniendo en cuenta condiciones utilizadas en otros
trabajos realizados sobre la descomposición de
2-POH [3,5,11,13,14].
Además, se verificó en experimentos previos
que en el intervalo de temperatura entre 150-220°C no se presenta descomposición térmica
del alcohol, ni variación significativa de la relación
propeno/isopropileter (P/DIE) con la conversión,
para un mismo catalizador, garantizándose así
la confiabilidad de los resultados dentro de este
intervalo de temperaturas [15]. La identificación
de los productos de la reacción se hizo por GC-MS
y su cuantificación por cromatografía de gases
utilizando un cromatógrafo HP 6890 conectado en
línea, provisto de un detector FID y una columna
HP-INNOWAX (50 m x 0,32 mm x 0,25 μm).
Descomposición de isopropilamina (IPAM)
Esta prueba se realizó para efectos de comparación
y cuantificación de los sitios ácidos de Brönsted
presentes en los soportes mediante un analizador
simultáneo DSC-TGA modelo STA-625 de
Rheometric Scientific, según el procedimiento
descrito por Osorio et al. [11].
Adsorción de Piridina
La adsorción de piridina fue seguida por medio de
espectroscopía de infrarrojo con transformada de
Fourier (IR-TF). Se utilizó un espectrómetro IFS55
Equinox (Brücker), equipado con un detector
DTGS usando una resolución de 4 cm-1. Los
catalizadores y soportes (aprox. 15 mg) en polvo
fueron prensados (29,42 MN) sobre un soporte de
13 mm de diámetro y posteriormente colocados en
una celda de IR. Inicialmente las muestras fueron
deshidratadas al vacío (<1.10-5 mbar) a 500°C por
2 h. Las muestras fueron enfriadas a temperatura
de 17±2°C y se procedió a tomar un primer
espectro como referencia. Luego, las muestras
fueron expuestas a 10 mbar de piridina por 30
min. Finalmente las muestras se desgasificaron
(<10-5 mbar) durante 1 h a temperatura ambiente
y se tomó el primer espectro. De igual manera se
tomaron espectros luego de desgasificar por el
mismo tiempo a 100, 200 y 300°C.
Catalizadores modificados con Boro
Durante las pruebas de descomposición del
2-POH se observó la presencia de una mayor
cantidad de propeno (P) como producto de
reacción en comparación con el di-isopropiléter
(DIE) y la acetona (A), siendo el P y el DIE
productos de la deshidratación y la A de la
deshidrogenación [3,17-21]. Estas reacciones se
llevan a cabo principalmente por mecanismos de
eliminación E1, E2 y E1b [7,10,16] y la preferencia
hacia uno u otro de esos mecanismos dependerá
de la fuerza y distribución de sitios ácidos o
básicos en el catalizador y las condiciones de
reacción [7]. De esta manera, la deshidratación
se desarrolla preferentemente sobre sitios ácidos
y la deshidrogenación sobre sitios básicos y/o
sitios redox [7-9,12-14,16]. El mecanismo E1
requiere un sitio ácido fuerte de cualquier tipo
(Brönsted o Lewis) y se da en dos pasos, en
primera instancia la ruptura del enlace C-O por
el ataque del ácido al grupo OH del alcohol,
seguido de la formación de un carbocatión
intermedio que se transforma finalmente en
propeno [6,12]. En el mecanismo E2, se requiere
la presencia de un par ácido Lewis-base de
naturaleza fuerte o mediana, puede formarse
P o DIE dependiendo si en el catalizador se
adsorbe, una o dos moléculas de alcohol [16-17]. Cuando una molécula de alcohol se adsorbe
sobre dos sitios adyacentes (par ácido-base), se
produce la ruptura de los enlaces C-O por el sitio
ácido y C-H de un grupo metil por el sitio básico,
formándose de esta manera el P. De otra manera,
al ser dos las moléculas adsorbidas, una sobre
el sitio ácido en donde se rompe el enlace C-O y
la otra sobre el sitio básico en donde se rompe el
enlace C-H, se produce entonces una molécula
de diisopropiléter [16]. Por último, el mecanismo
E1b se da en sitios básicos fuertes y/o en un par
de sitios ácido base, en los cuales se puede
dar la ruptura del enlace O-H o del enlace
C-H del alcohol. Cuando los sitios básicos son
predominantes, el ataque entonces ocurre en el
enlace C-H y se forma un carboanión intermedio,
que finalmente da lugar a la formación de P.
Mientras que si la ruptura es del enlace O-H
se forma A [16]. Cabe destacar que aunque la
producción de A se presenta primordialmente
sobre sitios básicos fuertes, también pueden
contribuir en su formación sitios concertados ácido-base
y sitios redox [14]. Por lo tanto, de acuerdo
a lo anterior, las características ácido-base de los
catalizadores se relacionaron con los productos de
la reacción de la siguiente manera: La conversión
total de la descomposición de 2-POH representa
la cantidad de sitios ácidos y básicos totales y la
selectividad se representa mediante las relaciones
(P+DIE)/A y (P/DIE). De la primera se obtiene
información sobre la densidad de sitios básicos y
de la segunda sobre la fuerza de los sitios ácidos
y/o de la relación acidez de Brönsted/acidez de
Lewis [7,16].
En la Figura 1 se presenta el comportamiento
de los catalizadores de la primera serie, en la
descomposición del 2-POH. Se observa que las
variaciones en la conversión entre el catalizador
de referencia (%B2O3=0) y los catalizadores con
2 y 3% de B2O3 son pequeñas; en el catalizador
con 5% se encuentra una diferencia mayor y
finalmente entre el 5 y 8% se presenta el mayor
incremento para todo este grupo de catalizadores.
El catalizador con 8% de B2O3 es el que presenta la
mayor actividad en la reacción de descomposición
del 2-POH. Las tendencias presentadas para
las selectividades son parecidas a las de la
conversión. De esta manera, se observa que
al aumentar el contenido de boro, aumenta la
conversión y las selectividades (P+DIE)/A y P/DIE
y en consecuencia se evidencia un incremento en
el número, la densidad y fuerza de los sitios ácidos
(Brönsted, Lewis, o ambos) respectivamente. Por
otra parte, si se tiene en cuenta que el producto de
reacción que se obtuvo en mayor proporción para
todos los catalizadores fue el P (Fig.1), se puede
deducir que en este caso hay una predilección de
la descomposición del 2-POH por un mecanismo
E1 en los sitios ácidos fuertes o en los sitios ácidos
de Brönsted [7,10,16].
La Figura 2 muestra el número de sitios ácidos de Brönsted obtenidos con la descomposición de la IPAM sobre los soportes de la primera serie de catalizadores. Usando la reacción de descomposición de IPAM es posible determinar los sitios ácidos de Brönsted del catalizador debido a que esta reacción ocurre selectivamente en estos sitios [11]. Se puede observar una dependencia directa de la cantidad de sitios ácidos de Brönsted con la cantidad de boro adicionado al soporte. Estas tendencias son similares a las mostradas por los catalizadores en la descomposición del 2-POH, con lo cual se corrobora la presencia y aumento de los sitios ácidos de Brönsted en estos catalizadores y se evidencia la sensibilidad de las propiedades ácidas de un catalizador a las modificaciones efectuadas al soporte.
La Figura 3 presenta la relación Brönsted/Lewis de
los catalizadores CoMo/γ-Al2O3-B2O3(x) en función
del contenido de B2O3. La relación Brönsted/
Lewis fue obtenida para los espectros de IR-TF de
adsorción de piridina, después de la evacuación
a temperatura ambiente (TA), 100, 200 y 300°C,
de la siguiente manera: las bandas entre 1620 y
1640 cm-1 correspondientes a los sitios Brönsted
y Lewis, fueron matemáticamente descompuestas
utilizando curvas tipo Gauss y posteriormente
integradas para hacer la estimación de la relación
Brönsted/Lewis.
Generalmente las bandas encontradas a 1640 y
1540 cm-1 son características de la adsorción de
piridina sobre sitios ácidos de Brönsted y bandas
entre 1600-1630 cm-1 son atribuidas a la adsorción
de piridina en sitios Lewis [4]. Se puede observar
en la Fig. 3 que la relación Brönsted/Lewis aumenta
con el incremento en el contenido de B2O3 en los
ensayos a las diferentes temperaturas, a excepción
de 300°C, temperatura a la cual no fue detectada la
presencia de sitios ácidos de Brönsted. Es de notar
que a 100°C los catalizadores con contenidos de
B2O3 de 2 y 3 % peso presentan valores similares
para la relación Brönsted/Lewis. Por otro lado se
observa que solo existen sitios Brönsted, de los
que la piridina desorbe a 200°C (medios), en los
catalizadores con contenido de boro mayor o igual
a 5% en peso.
Algunos autores [4,21-22] han estudiado el efecto
de la incorporación del boro sobre alúmina,
mostrando que dicha modificación aumenta el
carácter ácido con respecto a la alúmina pura. De
esta manera, los comportamientos presentados
para las características ácidas de los catalizadores
en las Figuras 1, 2 y 3 se pueden atribuir a que el
boro en la superficie de la alúmina se dispersa
consumiendo los grupos OH básicos de ésta
[4] formando especies de boro trigonal (BO3) y
tetraédrico (BO4). Estas especies generan en
la alúmina un exceso de carga que aumenta la
acidez del material; la formación de estas especies
varía linealmente con el contenido de boro [22].
Al aumentar el contenido de boro estas especies
de boro van formando una monocapa la cual
satura la superficie de la alúmina en algún punto
entre 5 y 8% [23]. Por lo tanto en los soportes
con contenidos de boro entre 2 y 5% se tiene
una mezcla de grupos hidroxilos unidos a un Al o
a un B, pero en el catalizador con 8% solo hay
presencia de hidroxilos de B [23]. Esto podría
explicar en cierta medida el aumento excesivo en
la acidez del catalizador con 8% de boro.
Según los resultados mostrados en las Figuras 1, 2 y 3
se podría decir que los catalizadores CoMo/γ-Al2O3-B2O3(x) contienen sitios Lewis y Brönsted
y que hay predominio y aumento de los sitios
Brönsted con el aumento en el contenido de
boro. Pérez et al. [23] mostraron que este hecho
se puede relacionar con el incremento en la
cantidad relativa de boro tetraédrico presente en el
catalizador. Sato et al. [22] encontraron resultados
parecidos en sus estudios de TPD de adsorción
de 3,5-di-metil-piridina y 2,6-di-metil-piridina para
catalizadores de alúmina modificados con boro.
La primera molécula modelo se adsorbe sobre los
dos tipos de sitios ácidos y la segunda se adsorbe
selectivamente sobre sitios ácidos Brönsted. Estos
autores demostraron que los sitios ácidos Lewis
de la alúmina cambian a sitios ácidos Brönsted al
aumentar el contenido de boro, con un consecuente
cambio en la fuerza ácida.
Finalmente, aunque con los resultados mostrados
para la descomposición de 2-POH no se puede
afirmar con exactitud cuál es el tipo de sitio
ácido responsable de las características ácidas
de los catalizadores CoMo/γ-Al2O3-B2O3(x), el
comportamiento mostrado por las relaciones
P/DIE y (P+DIE)/A sugiere un predominio de
una clase de sitios ácidos fuertes en particular
(Brönsted, Lewis o ambos). Se puede afirmar
que las tendencias encontradas son debidas a
los sitios ácidos tipo Brönsted, de acuerdo al tipo
de modificación que se efectuó con la adición de
boro, que conduce a este tipo de cambios en el
catalizador, como lo menciona la literatura [22] y
de acuerdo a las pruebas de descomposición de
IPAM y de adsorción de piridina realizadas.
Catalizadores CoMo/ASA(x)
Para los catalizadores y soportes de ASA se
observó la presencia de P y DIE en los productos
de la reacción, siendo el P el que se produjo en
mayor cantidad en ambos casos, lo cual sugiere
la ausencia de sitios básicos en los soportes, por
la ausencia de A como producto de reacción. En
la Figura 4 se observa el comportamiento de los
soportes ASA(x) y catalizadores CoMo/ASA(x) en
función de la cantidad Si/(Si+Al).
Se puede apreciar en la Figura 4 que al aumentar
el % Si/(Si+Al) se incrementa la conversión y la
relación P/DIE, indicando que aumenta la cantidad
de sitios activos totales y la fuerza de los sitios
ácidos respectivamente, tanto en los soportes,
como en los catalizadores. Sin embargo, también
se observa que los soportes presentan mayor
actividad en comparación con los catalizadores.
En la literatura hay algunas publicaciones en
donde se ha estudiado el efecto de la relación Si/
Al en el aumento en la actividad catalítica hacia
la deshidratación de 2-POH y han encontrado
resultados similares a los a los presentados en este
trabajo [4, 13, 20]. May et al. [13], mediante estudios
de deshidratación de 2-POH sobre ASA, también
encontraron que la actividad de los soportes es
mayor que la de los catalizadores. Por otra parte,
Corma et al. [20], sugirieron que la actividad de un
alúmino-silicato está directamente relacionada con
la presencia de iones de aluminio tetrahedrales,
los cuales a su vez se relacionan con la presencia
de sitios ácidos de Lewis. De la misma manera se
ha reportado que al aumentar el contenido de Si
en los ASA, la razón de los sitios Brönsted/Lewis
incrementa, teniendo en cuenta que la introducción
de Si en la red de la alúmina genera sitios ácidos de
Brönsted en la estructura [4].
En la Figura 5 se presenta los resultados para la
descomposición de la IPAM sobre algunos de los
soportes de la segunda serie de catalizadores y
se observa cómo la cantidad de sitios Brönsted
presentes en los soportes ASA(x) aumenta
simultáneamente con el aumento en la relación
Si/(Si+Al), es decir al aumentar la cantidad de Si,
permaneciendo la cantidad de Al constante, los
sitios ácidos de Lewis presentes en la alúmina
disminuyen simultáneamente con el aumento de
los sitos Brönsted.
La Figura 6 presenta la relación Brönsted/Lewis
de los catalizadores CoMo/ASA(x) en función de
la variación en la relación Si/(Si+Al). La relación
Brönsted/Lewis de la Fig. 6 fue obtenida de los
espectros de IR-TF de adsorción de piridina en
la región entre 1400 y 1700 cm-1, después de la
evacuación a 100, 200 y 300°C. Se observa que
a las tres temperaturas de evacuación la relación
Brönsted/Lewis aumenta simultáneamente con
la relación porcentual Si/(Si+Al), lo cual sugiere
la predominancia de sitios ácidos de Brönsted al
aumentar la cantidad de Si en el catalizador.
Se observa en las Figuras 5 y 6 que a medida
que aumenta la relación Si/(Si+Al) aumentan
tanto la cantidad de sitios Brönsted como la
fuerza de estos. Dumeignil et al. [18], también
encontraron que los sitios ácidos de Lewis de la
alúmina cambian a sitios ácidos de Brönsted con
el incremento del contenido de sílice en los ASA.
Así el aumento en la relación P/DIE con la
relación Si/(Si+Al) observado en la Figura 4,
se puede atribuir a un efecto combinado del
incremento en la densidad y la fuerza ácida de
los sitios Brönsted. Otros autores han reportado
antes la dependencia de la relación P/DIE tanto
de la fuerza ácida como de la densidad de sitios
Brönsted y/o la relación Brönsted/Lewis en el
catalizador [7, 12, 16].
Finalmente, después de analizar los resultados
presentados de la descomposición de 2-POH
sobre las dos series de catalizadores estudiadas,
se podría decir que son concordantes con los
resultados obtenidos por otras técnicas como
la descomposición de IPAM e IR-TF de piridina
adsorbida. Esto es un indicativo de la validez y
coherencia de las pruebas de descomposición de
2-POH, por lo tanto este es un método que puede
ser utilizado como una herramienta para tomar
decisiones rápidas, cuando no se tiene tiempo o
no se cuenta con otras técnicas más sofisticadas,
para obtener una idea general de las propiedades
ácido-base de los catalizadores. Una ventaja
adicional de esta técnica es que se trata de una
reacción química y por lo tanto los catalizadores
se encuentran en condiciones más cercanas al
ambiente en el que normalmente son utilizados
en la industria.
Las selectividades y actividades obtenidas con
la reacción del 2-propanol sobre catalizadores
CoMo soportados en aluminosilicatos amorfos
con diferentes relaciones Si/(Si+Al) y en
alúmina modificada con boro son coherentes
y válidos, al compararlos con los reportados
por la literatura y con otras técnicas como la
reacción de descomposición de isopropilamina
y la IR-TF de adsorción de piridina. Se presenta
el comportamiento esperado para cada material,
lo cual confirma que la descomposición de
2-propanol es una buena alternativa para analizar
las características ácidas de un catalizador HDT,
ya que los mecanismos de reacción son sensibles
a los cambios en la acidez del material.
Los resultados obtenidos para la descomposición
de 2-propanol y de isopropilamina y las pruebas
de IR-TF de adsorción de piridina, sugieren
que al aumentar el contenido de boro en los
catalizadores soportados en alúmina aumenta la
densidad y fuerza de sitios ácidos, incrementando
preferentemente la cantidad de sitios ácidos
de Brönsted. Lo mismo sucede al aumentar el
% Si/(Si+Al) en los catalizadores soportados en
aluminosilicatos; aumenta la cantidad de sitios
ácidos totales y la relación Brönsted/Lewis.
A la VIE-UIS por la financiación del proyecto: "Estudio de la influencia de la naturaleza de la carga y de la temperatura en la HDS de la nafta de craqueo", código 5434. A los profesores Carlos A. Trujillo, (Laboratorio de Catálisis heterogénea de la Unal de Colombia) y Eric M. Gaigneaux, (Institute IMCN de la UCL, Bélgica), por su colaboración para las pruebas de descomposión de IPAM y de IR-TF de adsorción de piridina respectivamente.
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