COMPRENDAMOS

OBJETIVO:
Sintetizar nuevos catalizadores soportados en un óxido mixto de Al-Mg e investigar su aplicación en reacciones de alta especificidad como la deshidrogenación de hidrocarburos.

RESUMEN:
Se sintetizó aluminato de magnesio mediante el método de coprecipitación a pH= constante; así como, por el método de Mezcla en suspensión acuosa.
Los soportes se caracterizaron por: absorción atómica ( AA ), análisis térmico diferencial ( ATD ) análisis Termogravimétrico ( ATG ), difracción de rayos-X, y fisisorción de nitrógeno.
Los resultados sobre el método de preparación indicaron que la formación de la fase espinela MgAl2O4, se favorece a pH=10, siendo ésta altamente definida, perteneciente al tipo IV BDDT, o al tipo H2 según la clasificación de IUPAC. Se asocia la estructura con un sólido mesoporoso.
En cuanto al método por suspensión acuosa se refiere, presenta el proceso de sorción rizos de histérisis que pertenecen al tipo II BDDT, o tipo H3 IUPAC. Este comportamiento lo asociamos con un sólido nanoporoso.

1.- PARTE EXPERIMENTAL.
1.1.- Síntesis del Soporte (MgAl2O4).

a).- Coprecipitación a pH= constante
Materiales.- Al(NO3)3.9H2O, Monterrey, 98.9% peso Mg(NO3)2.6H2O, Baker , 98.9% peso. Se sintetizó aluminato de magnesio por el método de coprecipitación a pH constante de 7,10,12. En un recipiente de precipitación se colocó agua bidestilada ajustando el pH al valor deseado ( con NH4OH o (NH4)2CO3 ). Se disuelven los nitratos y se precipitan a 50 oC con agitación vigorosa utilizando 50 y 20% en volumen para obtener el pH deseado con los agentes precipitantes. El precipitado se lavó con agua bidestilada y desionizada, se filtró y después se secó a 110 oC por 16 horas la calcinación se realizó en una mufla, en dos etapas desde temperatura ambiente hasta 500 oC, manteniéndose durante 5 h para posteriormente incrementar la temperatura a 800 oC durante 8 h.

b).- Mezcla en suspensión acuosa.
Mediante un proceso controlado de mezclado a partir de los precursores Bohemita y óxido de magnesio(reactivos analíticos), se procedió a ajustar la cantidad en volumen de agua; según sea necesaria, para permitir agitar la suspensión mecánicamente y paralelamente mantener lo más homogéneo posible el medio de reacción. Posteriormente éstas muestras han sido sometidas a un proceso de secado y calcinación, que nos ha permitido controlar eficientemente la estructura del material deseado.

2.- CARACTERIZACIÓN.
El contenido de los metales de los soportes se determinó por espectroscopía de absorción atómica, obteniéndose el valor más cercano a 2 que es el estequiométrico requerido con el método de coprecipitación a pH de 10, utilizando indistintamente cualquier agente precipitante. Las mediciones de área superficial y volumen de poro, particularmente se realizaron y se analizan en detalle, siendo el objeto de el presente trabajo.
El proceso de adsorción de N2 se realizó a 76K (método BET), utilizando la ecuación lineal:

donde: X= P/Ps Presión relativa.; Vm.- Volumen de la monocapa.; C.- Constante característica del adsorbato.; Va.- Volumen adsorbido


Mediante la ecuación anterior se determinó Vm, para posteriormente calcular el valor del área disponible BET, específica de cada material:
(2)

Para el cálculo de volumen y distribución de poro, ha sido utilizada la ecuación de Kelvin.
(3)

3.- RESULTADOS.

GRAFICAS 1 Y 2.- Isoterma de adsorción y curva límite de desorción para la distribución del diámetro de poro de la espinela MgAl2O4 sintetizada por coprecipitación a pH=10 con NH4OH.


GRAFICAS 3 Y 4.- Isoterma de adsorción y curva límite de desorción para la distribución del diámetro de poro de la espinela MgAl2O4 sintetizada por mezcla mecánica. Relación estequiométrica de 2.0.


La gráfica 2 pertenece al tipo IV de la clasificación de BDDT o al tipo H2 según la clasificación de IUPAC se asocia la estructura con un sólido mesoporoso, como se observa de las figuras 1 y 2 no se trata de una distribución homogénea, si no de una doble distribución, de los tamaños de poros. Este tipo de geometría puede ser asociada con poros cilíndricos de diferentes diámetros.
La figura 3 presenta rizos de histéresis que pertenecen al tipo II de BDDT o al tipo H3 IUPAC. En la figura 4 se observa una distribución de poros muy grandes por lo que al utilizar el método de mezcla se obtiene un sólido nanoporoso.

4.0 CONCLUSIONES.
En cuanto al método de preparación se refiere, se concluye que se puede utilizar indistintamente carbonato o hidróxido de amonio, a pH=10, siendo éste valor óptimo para evitar la formación de complejos de Mg con el amoniaco, aumentando la cristalinidad del soporte, identificando mediante rayos X una fase espinela bien definida.
Los análisis de DTA y TGA presentan una gran estabilidad térmica a partir de 600 ºC los evidenciando una temprana formación del material deseado.
Los resultados obtenidos mediante adsorción BET se muestran en la tabla 1, siendo éstos indicativos de un análisis de caracterización fino para este tipo de materiales, aún no explotado adecuadamente de manera experimental, donde pretendemos definir completamente el proceso de adsorción-desorción y analizarse el comportamiento de ¨bloqueo de poros¨ que se desarrolla durante la condensación del adsorbato.

TABLA 1.- Caracterización textural del soporte (MgAl_l2O₄)