Efecto del pretratamiento térmico sobre las propiedades estructurales del sistema Fe/SiO2 y su influencia sobre la actividad y selectividad en la síntesis de Fischer-Tropsch

Abstract

En el presente trabajo se estudia la variación de las propiedades estructurales de sistemas de pequeñas partículas de Fe soportadas sobre sílica con la temperatura, la atmósfera y el tiempo de calcinación. Los precursores y catalizadores Rieron caracterizados por BET, DRX espectroscopia Móssbauer, quimisorción y oxidación volumétrica. La calcinación en aire a una temperatura de 698 K produjo muy pequeñas partículas (<45 Å) de Fe₃O₂ amorfo o α-Fe₃O₂ ubicadas en el interior de los poros del soporte. Un aumento del tiempo de calcinación no provoca modificaciones estructurales importantes. La utilización de N₂ como atmósfera de calcinación produjo una migración de los cristales de α-Fe₃O₂ fuera de los poros con importante crecimiento de los mismos (= 480 A). El aumento de temperatura en estas condiciones conduce a un cambio en la especie presente, generándose γ-Fe₃O₂, para finalizar con una reacción en estado sólido y formación de ferrifayalita superficial. Entre los catalizadores reducidos frescos se encuentran diferencias estructurales que guardan directa relación con aquellas encontradas en los precursores. Esto indica la importancia de la adecuada selección de las variables operativas de los pretratamientos térmicos. Finalmente, el detallado conocimiento de las propiedades estructurales de los catalizadores permitió explicar los resultados de actividad y selectividad en la síntesis de Fischer-Tropsch (FT) en condiciones standard. De esta manera se estableció que los catalizadores con mayor actividad, mayor producción de olefinas y menor producción de metano son aquellos que poseen el mayor diámetro de cristal metálico y el mayor número de imperfecciones cristalinas. Además, se estableció que de los distintos tipos de posibles sitios activos de Fe°, los que presentan la mayor actividad son los que poseen el mayor número de primeros vecinos posibles.