Reacciones en tándem de reducción de CO2 y aromatización de etano

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ingeniería Química
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La aromatización de los alcanos ligeros es crucial para ampliar las opciones de materias primas para la producción aromática.
• La utilización de fracciones de gas natural fácilmente disponibles y la reducción de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) son objetivos industriales clave.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un proceso de un solo paso para la producción de aromáticos líquidos a partir de etano y CO2.
• Evaluar el rendimiento de los catalizadores ZSM-5 modificados con fósforo (P) y galio (Ga) para esta transformación.
• Investigar los mecanismos catalíticos utilizando métodos computacionales.

Principales métodos:

• Evaluación experimental de un catalizador ZSM-5 modificado por P y Ga a 873 K y presión atmosférica.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para aclarar las vías de reacción y las modificaciones del catalizador.

Principales resultados:

• El catalizador ZSM-5 modificado facilitó las reacciones en tándem de deshidrogenación oxidativa asistida por CO2 del etano y la subsiguiente aromatización.
• La adición de P mejoró la estabilidad hidrotermal del catalizador Ga/ZSM-5 y redujo la formación de coque.
• El proceso produjo más aromáticos líquidos en comparación con los catalizadores no modificados.

Conclusiones:

• El ZSM-5 modificado por P y Ga ofrece una vía prometedora para la producción sostenible de aromáticos a partir de etano y CO2.
• Las modificaciones del catalizador mejoran la estabilidad y la selectividad, mientras que el CO2 actúa como oxidante y co-reactivo.
• Los cálculos de DFT proporcionan información fundamental sobre los mecanismos catalíticos involucrados.