Compuestos de arcilla-sílice mesoporosa modificada con óxido de hierro como catalizadores para la deshidrogenación de etilbenceno Clay-mesoporous silica modified with iron oxide compositesas catalyst for the dehydrogenation of ethylbenzene

Resumen

Resumen

Se prepararon compuestos de arcilla-sílice mesoporosa mediante la ruta de los complejo satrano. Estos sólidos fueron modificados con óxido de hierro a través de dos vías: en síntesis con relaciones molares Si/Fe de5, 10, 20 y 40, e impregnación a humedad incipiente con cargas de óxido de hierro de 5, 7, 9 y 12 %. Los materiales preparados fueron caracterizados por fisisorción de nitrógeno, difracción de rayos X, desorción de amoníaco a temperatura programada y reducción a temperatura programada. Se evaluó la actividad catalítica de dichos materiales para la reacción de deshidrogenación catalítica de etilbenceno a estireno. Los materiales obtenidos mostraron mejores propiedades texturales que el material de partida, destacando la formación de mesoporos de aproximadamente 3nm con una distribución estrecha de tamaños de poro. Se obtuvieron mejores propiedades texturales para la serie preparada en impregnación. Los ensayos de TPR mostraron que el hierro fue incorporado en el entramado de sílice en diferentes formas. En general, se observaron bajas conversiones y altas selectividades. La baja actividad fue atribuida a la rápida desactivación de las especies de hierro mediante la formación de coque. Resultados afirmaron que el método de incorporación de hierro ejerció influencia en su desempeño catalítico.

Palabras claves: deshidrogenación, estireno,etilbenceno, materiales mesoporosos, óxido de hierro.

Abstract

Clay-mesoporoussilica composites were prepared by the atrane complexes route. These solids were modified with iron oxide through two routes: in synthesis with Si/Fe molar ratios of 5, 10, 20 and 40, and incipient wet impregnation with iron oxide loads of 3, 5, 7, 9 and 12 %. The prepared materials were characterized by nitrogen physisorption, X-ray diffraction, ammonium desorption at programmed temperature and reduction at programmed temperature. The catalytic activity of these materials was evaluated for the catalytic dehydrogenation reaction of ethylbenzene to styrene. The obtained materials showed better textural properties than the starting material, emphasizing the formation of mesopores of approximately 3nm with a narrow distribution of pore sizes. Better textural properties were obtained for solids prepared by impregnation. The TPR tests showed that iron was incorporated into the silica framework in different forms. In general, low conversions and high selectivity were observed. The low activity was attributed to the rapid deactivation of iron species by the formation of coke. Results affirmed that the incorporation methods of iron influenced its catalytic performance.

Keywords: dehydrogenation, ethylbenzene, iron oxide, mesoporous material, styrene.