Catálisis ideal bifuncional para la deshidrogenación de propano en lugar de Gallia-Alumina promovida por Pt y el uso...

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La deshidrogenación del propano (PDH) es crucial para la producción de propileno.
• Gallia-alumina (GaAl2O3) promovido con platino (Pt) ofrece un mecanismo bifuncional para la PDH.
• La optimización de la proporción de sitios activos (GaIV y Pt) es clave para la eficiencia del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Cuantificar las funciones catalíticas de los sitios Pt y Ga (GaIV) coordinados tetraédricamente.
• Determinar el régimen ideal para maximizar el rendimiento del catalizador en PDH.
• Investigar métodos para estabilizar los sitios Pt y GaIV contra la desactivación.

Principales métodos:

• Cuantificación de la función Pt utilizando los tipos de cambio H2-D2 (rHD).
• Cuantificación de la función GaIV mediante la quimiosorbción de propileno (Q ((GaIV,surf)).
• Evaluación de la estabilidad del catalizador a través de ciclos repetidos de reacción y regeneración.

Principales resultados:

• Se identificó un régimen catalítico óptimo cuando la relación rHD/Q ((GaIV,surf) es superior a 0,3 molHD molGaIV,surf−1 s−1.
• La desactivación del catalizador se debió principalmente a la sinterización de Pt, lo que condujo a un desequilibrio funcional.
• El dopaje de cerio (Ce3 +) suprimió efectivamente la sinterización de Pt, mejorando la estabilidad del catalizador.

Conclusiones:

• Las cargas óptimas de Ga y Pt, junto con el dopaje de Ce3+, permiten una PDH eficiente con un uso mínimo de metales preciosos.
• Un catalizador con 100 ppm de Pt y un 1% en peso de Ga demostró un rendimiento superior en comparación con un catalizador de referencia PtSn/γ-Al2O3.
• Los métodos de cuantificación desarrollados proporcionan información sobre el mantenimiento del rendimiento del catalizador y la minimización de la desactivación.