RELACIÓN ENTRE EL ESTADO DE OXIDACIÓN, LA ACTIVIDAD Y LA SELECTIVIDAD DE CATALIZADORES A BASE DE VMgO EN LA DHOX DE n-BUTANO / Relationship Between the State of Oxidation, the Activity and Selectivity of Catalysts Based on VMgO for the ODH of n-BUTANE

Resumo

Se estudió la Deshidrogenación Oxidativa (DHOX) de n-butano en forma aeróbica y anaeróbica sobre cuatro catalizadoresa base de una mezcla de Óxido de Vanadio y Magnesio (VMgO) con una relación Mg/V=4. Los resultados experimentalesobtenidos soportados con las técnicas de caracterización utilizadas (DRX, XPS, BET, ATG y Absorción atómica), permitieronverificar la reproducibilidad en la preparación de los catalizadores, que la actividad y la selectividad dependen del estadode oxidación de los mismos, que durante el proceso de reacción se producen cambios superficiales de cristalinidad, y quela actividad se puede recuperar en su totalidad al re-oxidarlos. La fase activa dominante, formada sobre todos por loscatalizadores preparados, fue el orto-vanadato de magnesio y se encontró que en los catalizadores sin usar el único estadode oxidación presente para el vanadio fue V+5. Operando bajo condiciones anaeróbicas se detectó la presencia del estadode oxidación V+4 con una relación V+4/V+5 que aumenta con el grado de reducción alcanzado, el cual en este trabajo nuncallegó al nivel de producir V+3. Además, operando en presencia de oxígeno molecular sólo se observaron especies de V+5. Lapresencia de un segundo soporte (sílica o α-alúmina) no tuvo influencia sobre las especies de vanadio presentes, pero secomprobó que promueven la estabilidad de los productos de quimisorción de CO2, que aumentan la dispersión de lasespecies y que reducen la selectividad hacia los productos deseados.

ABSTRACT

The Oxidative Dehydrogenation (ODH) of n-butane was studied under aerobic and anaerobic conditions on four catalystsbased on a mixture of Vanadium and Magnesium Oxides (VMgO) with an atomic ratio Mg/V=4. The experimental resultssupported by the characterization techniques used (DRX, XPS, BET, TGA and Atomic Adsorption) made it possible toverify the reproducibility of the catalysts preparation method and to determine that activity and selectivity is a function ofthe catalysts oxidation state, that during the reaction process surface crystallinity changes are taking place, and thatactivity can be fully recovered by the catalyst re-oxidation. The main active phase formed on all the prepared catalysts wasmagnesium ortho-vanadate and it was found that the unique oxidation state of vanadium present in fresh catalysts was V+5.Working under anaerobic conditions it was detected the formation of the V+4 oxidation state and it was found that the ratioV+4/V+5 is a function of the catalyst reduction degree, which in our case never reached the level of producing V+3. In the presence of molecular oxygen only V+5 was observed. The presence of a second support (silica or á-alumina) had no effecton the vanadium species formed, but it was found that it promotes the stability of products formed by chemisorption ofCO2, that it increases the dispersion of species formed and that it decreases the selectivity toward desired products.Keywords: Oxidative dehydrogenation, n-Butane, Vanadium, Magnesium, Alumina, Silica, XPS.