Efecto del soporte en la actividad de catalizadores de vanadio en la oxidación parcial de furfural a anhídrido maleico

SANTANDER, P.; BRAVO, L.; CONTRERAS, D.; DÍAZ, J.; KARELOVIC A.:
Libro de Resumen del XXXIII Jornadas Chilenas de Química. 26 (2020).

Abstract

El anhídrido maleico (AM) es una molécula de alto valor comercial que se utiliza para la manufactura de diversos productos (farmacéuticos, plásticos, resinas, etc.) y que actualmente se sintetiza a partir de la oxidación parcial de butano. En los últimos años se ha postulado la oxidación parcial de furfural (FUR, derivado de biomasa) como una alternativa sintética para producir AM. La mayoría de los trabajos en los que se ha estudiado la oxidación de furfural a anhídrido maleico, se han desarrollado en fase líquida, pero existen muy pocos trabajos en que se estudie esta reacción en fase gaseosa y en proceso continuo. Dentro de estos estudios, los catalizadores de vanadio soportado han demostrado tener la mejor actividad y selectividad hacia la producción de AM. En este trabajo estudiamos el efecto de la naturaleza del soporte sobre la actividad catalítica de catalizadores de vanadio soportado en SiO₂, 􏰀- Al₂O₃, ZrO₂ y TiO₂.

Los resultados demuestran que las propiedades catalíticas dependen tanto de la naturaleza del soporte como de la dispersión del vanadio sobre la superficie de éste. Los catalizadores V₂O₅/SiO₂ y V₂O₅/􏰀- Al₂O₃ presentan la mejor actividad catalítica bajo las condiciones estudiadas (O₂/FUR=20, 320°C). Sin embargo, se observó que los catalizadores V₂O₅/ZrO₂ and V₂O₅/TiO₂ oxidan completamente al FUR hacia la formación de CO₂ y H₂O, demostrando ser altamente reactivos. Al disminuir el potencial oxidativo del medio de reacción, aumenta la actividad de estos catalizadores a niveles comparables con los catalizadores de sílice y alúmina. Se observó además que ZrO₂ y TiO₂ dispersan de mejor forma el vanadio sobre su superficie y que alúmina tiene una mejor dispersión de vanadio en comparación con sílice. Esto queda demostrado por el análisis de rayos X donde, en los casos de SiO₂ y 􏰀-Al₂O₃, se ve señales de V₂O₅ cristalino a bajas concentraciones de vanadio, mientras que en los casos de ZrO₂ y TiO₂, estas señales aparecen a las más altas concentraciones.