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Studies of the metallic content and the effect of the support on the catalytic activity of rhenium oxide based catalysts in the levulinic acid conversion reaction
Estudios del contenido metálico y del efecto del soporte en la actividad catalítica de catalizadores basados en óxido de renio en la reacción de conversión de ácido levulínico
Autor
Bassi Castillo, Romina Andreina
Institución
Resumen
Se estudió la actividad y selectividad de catalizadores de óxido de renio soportados
para la conversión de ácido levulínico (LA). Los catalizadores fueron preparados por el
método de impregnación húmeda incipiente en un contenido nominal de Renio de 5 - 18 %
m/m. Los soportes empleados fueron ZrO2, SiO2, SiO2-Al2O3, Al2O3 y TiO2. Las
reacciones de conversión de LA fueron llevadas a cabo en un reactor batch a 200 y 250 °C
y 5 MPa de presión de H2. Los catalizadores fueron caracterizados por fisisorción de N2,
microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM), difracción de rayos X
(DRX), reducción térmica programada (H2-TPR), espectroscopía de infrarrojo con
transformada de Fourier (FTIR) de adsorción de piridina, desorción térmica programada
de NH3 (DTP-NH3) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS).
Los catalizadores ReOx(x)/ZrO2, ReOx(x)/SiO2, ReOx(x)/SiO2-Al2O3,
ReOx(x)/Al2O3 y ReOx(x)/TiO2 fueron altamente activos y selectivos a -valerolactona
(GVL), y las fases activas están asociadas a las vacancias de oxígeno. La actividad
catalítica, expresada como velocidad inicial obtenida para los catalizadores con diferente
contenido metálico de Re fue correlacionada con la dispersión relativa de ReOx sobre los
soportes obtenida por XPS.
Con respecto al efecto del soporte, la actividad catalítica incrementó en el orden
ReOx(1,0)/ZrO2 < ReOx(1,0)/SiO2-Al2O3 < ReOx(1,0)/Al2O3 < ReOx(1,0)/SiO2. La mayor
actividad del catalizador ReOx(1,0)/SiO2 fue atribuida a la menor interacción de las
especies de ReOx sobre la SiO2, favoreciendo la formación de vacancias de oxígeno en las
especies de ReOx. Las diferencias de la actividad catalítica observada para los catalizadores
de ReOx(1,0)/ZrO2, ReOx(1,0)/SiO2-Al2O3 y ReOx(1,0)/Al2O3 se atribuyó a la diferencia
en la acidez de estos soportes observada por DTP-NH3. Estos resultados revelaron que
tanto la formación de sitios vacantes de oxígeno y la acidez de los catalizadores son factores
importantes en la actividad catalítica de los catalizadores de ReOx/soporte. Todos los
catalizadores mostraron una excelente selectividad para GVL y los resultados se
compararon favorablemente con los informes de la literatura. Por lo tanto, estos resultados
reflejan el potencial excepcional de los catalizadores ReOx/soportes para la conversión de
ácido levulínico en γ-valerolactona.