Estudio teórico y experimental del efecto del pre-tratamiento de sulfuración en el catalizador γ-Mo2N sobre la reacción de hidrodesulfuración de tiofeno

Abstract

Con el fin de estudiar el efecto de la presulfuración en la reacción de HDS de tiofeno en el catalizador de γ-Mo2N a nivel experimental y teórico, se sintetizó éste catalizador másico mediante el método de reacción a temperatura programada (TPR). Seguidamente al catalizador se le aplicó la técnica de difracción de rayos X para confirmar la fase cristalina, además de análisis de IR. Luego el catalizador fue sometido a dos procesos de pretratamientos, el de prereducción utilizando un gas de H2 y el de presulfuración utilizando un gas de CS2/H2. Seguidamente el catalizador fue sometido al proceso de HDS de tiofeno donde se obtuvo que la actividad catalítica del catalizador con el pretratamiento de reducción fue de 28% mientras con que con el pretratamiento de sulfuración fue 44,5%. Luego de la reacción fe HDS, los dos sólidos fueron analizados mediante la técnica de análisis elemental (AE). Con los resultados obtenidos experimentalmente se realizó un modelaje computacional con el fin de proponer una explicación a escala atómica de los procesos que ocurren en la superficie del catalizador γ-Mo2N. Por medio de una aproximación termodinámica se obtuvo que la superficie más estable era la proveniente del corte (100), en la cual se realizó la adsorción de tiofeno en una superficie prereducida y en una superficie presulfurada, arrojando como resultado una energía de adsorción mucho más exotérmica para la primera, alrededor de -41kcal/mol y de aproximadamente -7 kcal/mol para la segunda. La energía de adsorción de la molécula a desulfurar es un factor importante ya que una fuerte adsorción conllevaría a la desactivación del catalizador. Con los resultados obtenidos experimentalmente y a través de cálculos teóricos se observa que la sulfuración es un paso primordial en la activación del catalizador, además se propone que la presencia de azufre sobre la superficie conlleva a cambios electrónicos y estructurales que juegan un papel muy importante en la reacción de HDS de tiofeno.