Pham Thanh Huyen, Nguyen Anh Vu, Nguyen Minh Hien, Le Van Hieu, Dao Van Tuong, Hoang Trong Yem. Laboratorio de Materiales Petroquímicos y Catálisis, Universidad Tecnológica de Hanoi, Hanoi, Vietnam.

Introducción

Desde que los catalizadores _V2O5/TiO2 tuvieron éxito en la oxidación del oxileno, los catalizadores que contienen vanadio se utilizaron ampliamente en la oxidación de otros hidrocarburos aromáticos y parafínicos [1]. La caracterización de estos catalizadores se ha investigado mediante un gran número de métodos físicos y químicos en muchos laboratorios. Pero sus propiedades redox no están exentas de controversia. La TPR (Temperature-Programmed Reduction) y la TPD (Temperature-Programmed Desorption) de _NH3 son métodos potentes para caracterizar la propiedad redox y la acidez superficial de catalizadores sólidos [2,3]. En este artículo, la influencia de diferentes soportes en la propiedad redox y la acidez de los catalizadores _V2O5 se aclarará mediante TPR y _NH3 TPD.

Experimental

Preparación de catalizadores

Se prepararon dos sistemas de catalizadores por impregnación húmeda. Se indicaron como VxA (para _V2O5/Al2O3) y VyT (para _V2O5/TiO2), donde x e y son las cargas de vanadio expresadas en % en peso. La alúmina (área superficial BET = 195^m2/g) y la titania (área superficial BET = 55^m2/g) se impregnaron con solución acuosa de oxalato de vanadio, seguida de secado a 110 °C durante 14h y calcinación a 650 ºC y a 450 °C (para VxA y VyT, respectivamente) durante 3h.

Caracterización de catalizadores

La reducción programada por temperatura (TPR) con hidrógeno y la desorción programada por temperatura (TPD) de _NH3 se llevaron a cabo en un analizador Micromeritics AutoChem II 2920.

En los experimentos de TPR, la muestra sin pretratamiento se redujo con una mezcla de _H2/Ar al 10% (25 ml/min) calentándola a 10 °C/min hasta 800 °C. En los experimentos de TPD, la muestra, después de descontaminarse a 300 °C, se saturó con _NH3/He al 10% (15 ml/min) a 100 °C durante 1h, y después se purgó con He puro durante 1h. Para la desorción, se calentó (10 °C/min) a 500 °C en He fluyente (25 ml/min).

Resultados y debate

El _NH3 TPD de VxA contrastó con el de VyT. Cuando aumentaron las cargas de vanadio, los perfiles _NH3 TPD de VxA se desplazaron a baja temperatura, mostrando que la cantidad de sitios ácidos débiles aumentó y la cantidad de sitios ácidos medios y fuertes disminuyó. Por el contrario, en los perfiles _NH3 TPD de VyT, los sitios de ácido fuerte aumentaron al aumentar las cargas de vanadia. Por encima de la monocapa (V10T), apareció un tercer pico en el intervalo medio de temperaturas.

La TPR de _V2O5/Al2O3 sólo mostró un pico a baja temperatura. Se atribuyó a la reducción de la especie monovanadato. Hay dos picos de reducción en los perfiles TPR de _V2O5/TiO2 bajo cobertura monocapa (V2T y V8T): se atribuyeron a la reducción de las especies monovanadato y polivanadato. Cuando la cobertura era superior a la monocapa (V10T), apareció un tercer pico a mayor temperatura, que podría ser la reducción de los cristalitos de _V2O5.

Conclusiones

1. Cuando aumentaron las cargas de vanadio, se incrementó la cantidad de sitios ácidos débiles en VxA, mientras que aumentó la cantidad de sitios ácidos fuertes en VyT.
2. El _V205 soportado sobre _Al2O3 se redujo más fácilmente que sobre _TiO2 porque su cobertura monocapa teórica era menor.

Referencias

[1] B. Grzybowska-Swierkosz, Appl. Catal. A, 157 (1997) 263- 310
[2] M.A. Reiche, M. Maciejewski, A. Baiker, Catal. Today, 56 (2000) 347-355
[3] J.W. Niemantsverdriet, Spectroscopy in Catalysis, Wiley-VCH, 2000
[4] G. C. Bond, Appl. Catal. A, 157 (1997) 91-103.