Catalizadores de fosfuro de rutenio/SBA-15 y su evaluación catalítica en la reacción de hidrodesulfuración (HDS) del 3-metiltiofeno (3MT)

Abstract

The catalysts used today do not solve the problem of environmental requirements with respect to the sulfur composition in gasoline and diesel fuels in Mexico, from this problematic, the importance of studying new materials that allow obtaining a greater percentage of conversion in a hydrodesulfurization reaction; currently, transition metal sulfides are very studied and used. However, transition metal phosphides have recently begun to be studied, they are particularly active for HDS reactions and resistant to sulfur compounds due to the strong interaction between metal and phosphorus, ruthenium as a transition metal presents the advantage of its electron transfer properties, which is important in catalytic reactions; in addition, hexagonal mesoporous silica SBA-15 is a support material with textural properties and thermal stability very studied and used also in this type of reactions. This project presents the study of the catalytic activity of ruthenium phosphide supported in SBA-15 and the influence of the molar ratio of ruthenium and phosphorus in the catalyst. The active phase is synthesized from the conventional method of phosphate reduction using as catalytic precursors ruthenium chloride (RuCl3) and ammonium phosphate (NH4)2HPO4, the catalytic support SBA-15 is synthesized by the sol-gel method. The catalysts are characterized by: X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption–desorption isotherms, transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Temperature programmed desorption of ammonia (TPD of NH3), Temperature programmed desorption (TPD-H2), CO chemisorption, and were evaluated in the HDS reaction of 3-methylthiophene.

Los catalizadores utilizados en la actualidad no resuelven el problema de los requisitos ambientales con respecto a la composición de azufre en las corrientes de gasolina y diésel en México, a partir de esta problemática, se justifica la importancia de estudiar nuevos materiales que permitan obtener un mayor porcentaje de conversión en una reacción de hidrodesulfuración. Actualmente, los sulfuros de metales de transición están muy estudiados y utilizados. Sin embargo, los fosfuros de metales de transición han comenzado a estudiarse recientemente, son particularmente activos para las reacciones de HDS y resistentes a los compuestos de azufre debido a la fuerte interacción entre el metal y el fósforo; adicionalmente, el rutenio como metal de transición presenta la ventaja de sus propiedades de transferencia de electrones, que es importante en las reacciones catalíticas, además la sílice mesoporosa hexagonal SBA-15 es un material de soporte con propiedades de textura y estabilidad térmica muy estudiado y utilizado también en este tipo de reacciones. Este proyecto presenta el estudio de la actividad catalítica del fosfuro de rutenio soportado en SBA-15 y la influencia de la relación molar de rutenio y fósforo en el catalizador. La fase activa se sintetiza a partir del método convencional de reducción de fosfato utilizando como precursores catalíticos el cloruro de rutenio (RuCl3) y fosfato de amonio (NH4)2HPO4; el soporte catalítico SBA-15 se sintetiza por el método sol-gel. Los catalizadores se caracterizan por: difracción de rayos X (DRX), isotermas de adsorción-desorción de N2, microscopía electrónica de transmisión (MET), espectroscopía de energía dispersiva (EDS), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), desorción a temperatura programa de amoniaco (TPD-NH3), desorción a temperatura programada de H2 (TPD-H2), quimisorción de CO, y se evalúan en la reacción de HDS del 3-metiltiofeno.