Arcillas naturales modificadas con actividad catalítica en la oxidación de bioetanol

Abstract

Arcillas bentoníticas, de bajo costo y gran disponibilidad en la naturaleza, se modificaron mediante intercambio catiónico con oligocationes de aluminio, los cuales por calentamiento se convierten en óxidos metálicos estables que actúan como pilares entre las capas de silicatos, creando espacios de dimensiones moleculares1. Estos materiales denominados Al-PILC fueron impregnados con diferentes contenidos de vanadio, siendo activo en reacciones de deshidrogenación oxidativa. Se evaluaron en la oxidación en fase gaseosa de bioetanol (EtOH) empleando O2 del aire. Este proceso es económico y respetuoso con el ambiente y permite obtener acetaldehído (AcH), un disolvente de importancia industrial e intermediario para la síntesis de una amplia gama de compuestos orgánicos2. Patrones de DRX de Al-PILC (ABET = 217,71 m2/g) mostraron la reflexión basal (001) en 2θ≈4,1º, con un d001 = 21,55Å superior al de la arcilla de partida de d001 = 12,27Å (ABET = 31 m2/g), indicando la expansión de las capas como resultado de la formación de pilares. La reflexión 001 estuvo ausente en las muestras con vanadio lo que da cuenta de la pérdida de regularidad de la estructura laminada del Al-PILC durante el proceso de impregnación húmeda. No se observaron picos relacionados con la fase V2O5 debido a la dispersión de las especies de vanadio, y las ABET disminuyeron de 79,75 a 26,58 m2/g con el aumento de vanadio de 0,5 a 1%p/p. Al-PILC fue activo en la oxidación de EtOH, aumentando su conversión con el incremento de la temperatura, hasta un máximo del 70% a 400ºC. El incremento de vanadio no produjo cambios significativos en la conversión de EtOH, debido a sus menores ABET y al mayor grado de polimerización de las especies de vanadio oligoméricas en coordinación octaédrica (evidenciadas por UV-vis-RD) que inhiben su accesibilidad al sustrato. Todos los catalizadores fueron altamente selectivos (>80%) al AcH.