Estudio del efecto de la incorporación de los iones Li+, K+, Ca2+, Mg2+ a catalizadores Pt-Cu / [H]-Zeolita en la reacción de síntesis directa de MIBK a partir de la acetona

Abstract

El uso de las zeolitas como catalizadores se inició a gran escala, cuando fueron sustituidos los aluminosilicatos amorfos por zeolitas tipo faujasita en las reacciones de craqueo. En el presente Trabajo Especial de Grado se estudia el efecto de la incorporación de iones Li+, K+, Ca2+, Mg2+ a catalizadores Pt-Cu/[H]-Zeolita en la reacción de síntesis directa de Metil isobutil cetona a partir de la acetona. Para ello se utilizaron dos tipos diferentes de aluminosilicatos, la zeolita [H] Y (poro grande) y la [H]ZSM5 (poro mediano), a las que se introdujo la fase metálica utilizando el método de intercambio-impregnación, empleando como precursores la sal compleja [Pt(NH3)4]Cl2 y el acetato de cobre hidratado (CH3COO)2Cu•H2O para el platino (Pt) y cobre (Cu), respectivamente. Los sólidos preparados fueron calcinados y reducidos respectivamente siguiendo los protocolos establecidos para favorecer la dispersión del metal en la zeolita. Luego fueron incorporados, por el método de intercambio iónico, los iones en las diferentes zeolitas utilizando para ello soluciones acuosas de sales de cloro de los diferentes iones (LiCl, KCl, CaCl2, MgCl2). Seguidamente los catalizadores bifuncionales obtenidos con sus respectivos iones fueron evaluados por las técnicas de caracterización DRX, RPE, ICP-AES, XPS, y la reacción de hidrogenación de tolueno, así como la de nuestro de interés, síntesis directa de MIBK a partir de la acetona. La técnica de DRX permitió verificar que los sólidos obtenidos mantuvieron la estructura, tanto para la zeolita [H]-ZSM5 como para la zeolita HY. El análisis químico por ICP-AES manifestó que el contenido de la fase metálica soportada experimentalmente se aproxima a la teórica, así como también el porcentaje de Si y Al, cuyos valores para la relación Si/Al coinciden con los esperados, salvo que para el soporte HY que a pesar de que se mantuvo su valor inicial, se esperaba que este valor aumentara luego del proceso de desaluminación, lo que nos indica que el método utilizado no fue eficiente. Los análisis por XPS evidenciaron que no hubo variación en los valores de energía de enlace en el oxígeno para el catalizador intercambiado con iones (Ca2+), lo que hace suponer que no hubo formación de nuevos sitios básicos luego de la impregnación. La evaluación catalítica de todos los catalizadores estudiados, permitió evidenciar que éstos sólidos presentan variaciones en su actividad hidrogenante al ser intercambiados con los diferentes iones alcalinos y alcalinotérreos, lo que nos indica un aumento de la dispersión de las fases metálicas soportadas. Los resultados obtenidos en la reacción de transformación de acetona a MIBK, nos indican una mayor actividad y estabilidad para los catalizadores soportados sobre zeolitas [H]ZSM5 siendo el catalizador de Pt-Cu/(Ca)[H]ZSM5 el de mayor producción de MIBK.