Estudo da influencia das variaveis de preparação nas propriedades estruturais e na hidrogenação de benzeno em catalisadores de Pt/[gama]-Al2O3

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1999

RESUMO

As propriedades estruturais de catalisadores metálicos suportados dependem das etapas de impregnação, secagem e ativação os quais podem ter efeitos significativos sobre o seu desempenho. Também, estas propriedades podem ser alteradas em presença de outros elementos (e.g, íons Na+). Projetos de experimentos de Taguchi (L12 e L8) e planejamento de superficie de resposta, foram usados para estudar os efeitos de diferentes fatores de preparação nos catalisadores de Pt/y-Ah03 manufaturadas pelo método de impregnação até umidade incipiente, utilizando como precursor, soluções aquosas de ácido hexacloroplatínico.A identificação dos fatores mais significativos foi feita por análise de variância. A caracterização dos sólidos foi realizada por quimissorção de oxigênio e hidrogênio e por titulação de oxigênio adsorvido com hidrogênio. Os sólidos foram testados na reação de hidrogenação de benzeno. Os resultados obtidos neste trabalho, sugerem que é conveniente estimar os parâmetros de caracterização a partir da titulação de O adsorvido com H2. Nem todas os fatores apresentaram efeitos significativos na estrutura dos catalisadores metálicos. Assim, a fração de átomos metálicos expostos diminuiu com o aumento do teor metálico e foi favorecido com a temperatura de calcinação e de redução. Os catalisadores preparados com 6,5%Pt (P/p) e calcinados antes da etapa de redução apresentaram tamanhos de partículas metálicas menores a 2,2 nm. No entanto, os sólidos ativados por redução direta apresentaram tamanhos de partículas metálicas de até 3,7 nrn. A presença de íons Na+ contribuiu na diminuição da fração de átomos metálicos expostos. Os efeitos da etapa de calcinação e a presença de íons Na+, não foram significativosem sólidos preparados com baixos teores de Pt (ca. 2,5% p/p) e de Na « 0,5% p/p). O tempo de envelhecimento(lh) à temperatura de impregnação, após de embebido o suporte com a solução precursora e antes da etapa de secagem (ca. 400K), foi mais significativo nos sólidos preparados com 2,5%Pt (P/p). A taxa de reação da hidrogenação de benzeno apresentou sensibilidadeà mudança dos mesmos fatores de preparação que influenciaram nas propriedades estruturais dos sólidos. A taxa de reação aumento, enquanto o teor metálico e a temperatura de redução aumentaram. Os catalisadores não calcinados apresentaram, menor taxa de reação que aqueles calcinados previa a etapa de redução, este efeito foi mais significativo nos sólidos com altos teores metálicos (6,5%Pt p/p). No entanto, a taxa de reação diminuiu quando a temperatura de calcinação e a presença de íons Na+ aumentaram. A taxa de reação, nos sólidos preparados com baixos teores metálicos (2,5%Pt p/p), foi favorecida pelo tempo de envelhecimento (lh) à temperatura de impregnação. A taxa de giro (TOR) apresentou uma aparente sensibilidade a estrutura dos sólidos quando o tamanho médio das partículas metálicas variou de 1 até 2,2 nm. A energia de ativação foi influenciadapela presença de íons Na+. O coeficiente de desativação diminuiu como aumento do teor metálico em presença de íonsNa+, dos fluxos dinâmicos de ar e hidrogênio (40 até 80 cm3min-1)e dos tempos (2 até 4 h) das etapas de calcinação e redução, respectivamente. A perda da atividade dos catalisadores de Pt/y-Al2O3,foi atribuída à forte adsorção de espécies de benzeno sobre sítios ativos através de ligações 1t (transferência de elétrons do anel de benzeno ao metal). A aparente sensibilidade da hidrogenação de benzeno (323 K) à estrutura da fase ativa, foi atribuída à interação metal-suporte, incrementando-se esta com a diminuição do tamanho das partículas metálicas. Isto possivelmente devido ao caráter elétron-deficiente das partículas metálicas (transferência de elétrons das partículas metálicas aos átomos de oxigênio do suporte), à possível formação de espécies [Pt(OAl)4] ou [Ptn+Al(O)3]após calcinação (ca. 700 K) que são dificeisde reduzir e à presença de íons cr e íons Na+. As tendências dos efeitos dos fatores foram comparadas satisfatoriamente com resultados da literatura. Além disso, os modelos estatísticos obtidos neste trabalho podem ser utilizados no estudo, controle e otimização dos fatores na preparação de catalisadores Pt/y-Al2O3 para aplicações específicas

ASSUNTO(S)

alumina catalisadores sodio platina

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados