Desarrollo de catalizadores NiMoW, NiMo y NiW soportados en óxidos mixtos de Al-Ti-Mg destinados a la hidrodesulfuración de dibenzotiofeno: experimentación y simulación molecular por la teoría del funcional de la densidad

Abstract

In the present thesis, the development of NiMoW, NiMo and NiW sulfide catalysts supported on Al-Ti-Mg mixed oxides for the Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene (HDS-DBT) reaction is reported, as well as the comparative study of their textural, structural, superficial and electronic properties, the last ones using the Density Functional Theory (DFT). First, the NiMoW sulfide catalysts supported on Al-Ti-Mg mixed oxides were synthesized to study the effect of MgO content on the textural, structural and superficial properties, as well as the catalytic activity during the HDS-DBT. The obtained results showed that the catalyst with lower MgO content (5 wt.%) on the support exhibited the best catalytic activity during the HDS-DBT, since adequate textural properties such as high specific surface area and pore size distribution were obtained with that MgO content, also, a better dispersion of the promoter and, Mo and W active metals, which led to the presence of polymolybdates, polytungstates and Ni species with octahedral symmetry, favoring a greater reduction and sulfidation. Subsequently, NiMoW, NiMo and NiW sulfide catalysts supported on the Al-Ti-Mg mixed oxide with 5 wt.% of MgO were synthesized through which a comparative study of their textural, structural, superficial, morphological and electronic properties (using DFT) was carried out, the results showed that the NiMoW-Al-Ti-Mg catalyst was more active than the bimetallic catalysts, due to their high surface area, pore size distribution and the presence of polymolybdates, polytungstates and Ni species with octahedral symmetry, and because of its lower surface energy and a higher density of d states around the Fermi level.

En la presente tesis se reporta el desarrollo de catalizadores a base de sulfuros de NiMoW, NiMo y NiW soportados en óxidos mixtos de Al-Ti-Mg destinados a la reacción de Hidrodesulfuración de Dibenzotiofeno (HDS-DBT), así como también el estudio comparativo de sus propiedades texturales, estructuras, superficiales y electrónicas, estas últimas utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (TFD). Primeramente, se sintetizaron catalizadores a base de sulfuros de NiMoW soportados en óxidos mixtos de Al-Ti-Mg en los cuales se estudió el efecto del contenido de MgO en las propiedades texturales, estructurales y superficiales de los materiales, así como la actividad catalítica durante la HDS-DBT. Los resultados obtenidos mostraron que el catalizador con menor contenido de MgO (5% en peso) en el soporte presentó la mejor actividad durante la HDS-DBT, ya que con este porcentaje se obtuvieron propiedades texturales adecuadas, tales como elevada área superficial específica y distribución de tamaño de poro, así como una mejor dispersión del promotor y de los metales activos Mo y W, lo cual condujo a la presencia de polimolibdatos, politungstatos y especies de Ni con simetría octaédrica, que favorecen un mayor grado de reducción y sulfurabilidad. Posteriormente, se sintetizaron catalizadores a base de sulfuros de NiMo, NiW y NiMoW soportados en el óxido mixto de Al-Ti-Mg con 5% en peso de MgO, a través de los cuales se realizó un estudio comparativo de sus propiedades texturales, estructurales, superficiales, morfológicas y electrónicas (utilizando la TFD), demostrando que el catalizador NiMoW-Al-Ti-Mg fue más activo que los catalizadores bimetálicos, debido a su elevada área superficial, distribución de tamaño de poro, así como a la presencia de polimolibdatos, politungstatos y especies de Ni con simetría octaédrica, además debido a su menor energía superficial de formación y una mayor densidad de estados d alrededor del nivel de Fermi.