Efectos del precursor de rutenio y del tratamiento térmico previo a la reducción en catalizadores de Ru/TiO2 evaluados en la hidrodesoxigenación de fenol - Rios Escobedo, Reyna (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
En los últimos años se ha realizado investigación enfocada al aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica como materia prima en la producción de combustibles para el transporte y en la síntesis de productos químicos. La hidrodesoxigenación (HDO) permite mejorar las propiedades del bioaceite, derivado de la pirólisis de la lignina, para poder ser aprovechado como combustible. Distintos estudios muestran que, dentro de los catalizadores probados en HDO, sobresalen los que poseen metales nobles como fase activa. Específicamente los de rutenio soportado en dióxido de titanio en cuanto a la actividad y selectividad, y tanto en bioaceites reales como con moléculas modelo. Por otro lado, se ha reportado en la literatura que diversos factores pueden influir en los resultados de la evaluación catalítica, dentro de estos destacan los pasos o etapas seguidos en la síntesis del catalizador. Pocos estudios mencionan el efecto de protocolo de síntesis para el catalizador de Ru/TiO2. No obstante, es conocido que la variación del precursor metálico y los tratamientos térmicos, pueden modificar la actividad y selectividad de un catalizador. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de diferentes precursores y del tratamiento térmico, en atmósfera oxidante e inerte, previo a la reducción de catalizadores Ru/TiO2 evaluados en la HDO de fenol, en un reactor por lotes a 320 °C y 5.5 MPa. Los materiales catalíticos se sintetizaron usando soporte comercial (TiO2-P25) y tres precursores de rutenio (RuNO(NO3)3, RuCl3·xH2O y Ru(acac)3) con un contenido de 0.5 % en peso de rutenio. Los sólidos se analizaron por DRX, TRP, XPS, TEM y TPD-NH3 con la finalidad de analizar las posibles correlaciones de los resultados de la reacción de HDO de fenol con la dispersión y acidez. Los resultados mostrados en este trabajo indican que los catalizadores preparados con cloruro de rutenio comercial y nitrato de nitrosilo de rutenio presentan actividad y selectividad similares. La actividad fue ligeramente menor para el catalizador sintetizado con acetilacetonato y la selectividad hacia desoxigenados disminuye significativamente comparado con los catalizadores preparados con los otros precursores. En la segunda parte de este estudio se analizó el efecto del tratamiento térmico previo a la reducción para los precursores que mostraron un mejor desempeño en la HDO de fenol (RuNO(NO3)3, RuCl3·xH2O). Los catalizadores se calcinaron a 300 °C y una serie adicional se trató térmicamente a 300 °C en atmósfera de nitrógeno. La caracterización de los materiales sintetizados se realizó por TPR y DRX. Además se evaluaron en la reacción de hidrogenación de benceno, con el fin de relacionar el desempeño de los catalizadores en esta reacción, con el área metálica expuesta. Se encontró que los catalizadores que no se trataron térmicamente fueron más activos, independientemente de la atmósfera del tratamiento, posiblemente debido a un aumento en el tamaño de las partículas de rutenio que trajo como consecuencia la disminución en el número de sitios activos. Por último en la tercera parte de este trabajo, se realizó la evaluación de los catalizadores con un contenido de rutenio de 1.5 % en peso. Debido a los resultados de la segunda parte de este trabajo estos catalizadores no se calcinaron previo a la reducción. Se obtuvo un incremento significativo en la velocidad inicial de reacción (hasta 6 veces), sin embargo la cantidad de productos desoxigenados fue considerablemente aproximadamente 30 % menor con respecto a los catalizadores con contenido de rutenio de 0.5 % en peso. Este comportamiento podría estar relacionado a un cambio en el tamaño y morfología de las partículas metálicas que afecta la capacidad de los sitios activos de llevar a cabo las reacciones de hidrogenólisis.