Avaliação de catalisadores rutênio-cobre suportados em zeólitas HZSM-5 na hidrogenólise do glicerol

Abstract

Com o objetivo de converter o glicerol proveniente da produção de biodiesel em propanodióis através da reação de hidrogenólise, catalisadores de rutênio e cobre suportados em zeólitas HZSM-5 foram preparados para serem utilizados em reação. Duas zeólitas HZSM-5 foram empregadas como suporte, uma com razão molar sílica/alumina igual a 80 e a outra, com razão 23. O rutênio foi incorporado no suporte por impregnação ao ponto úmido e o cobre foi adicionado por troca iônica, sendo os catalisadores monometálicos preparados com teor 2,5% (m/m), e os catalisadores bimetálicos Ru-Cu com teor de 2,5% (m/m) para cada metal. As análises de fisissorção demonstraram alta área específica para os sólidos com valores em torno de 400 m2/g, o que permitiu a incorporação dos metais como nanopartículas indetectáveis por DRX. Os catalisadores monometálicos de Ru apresentam espécies Ru0 após redução e espécies RuO2 devido à passivação, evidenciadas pela análise de XPS. Os catalisadores de cobre apresentam espécies Cu0 e Cu+ verificadas por XPS e DRIFTS após a redução e passivação, espécies Cu2+ não foram identificadas. Quanto aos catalisadores bimetálicos, verificou-se que o rutênio, adicionado por impregnação após a troca iônica com cobre, provocou um efeito de recobrimento das nanopartículas de cobre pelo rutênio. A análise de XPS mostrou incremento na razão Ru/Cu superficial para ambos os catalisadores bimetálicos, e nenhum efeito eletrônico entre os metais foi detectado indicando que a interação entre o Ru e o Cu consiste na diluição do rutênio pelo cobre. As análises de quimissorção mostraram aumento na adsorção de CO nos catalisadores bimetálicos devido à capacidade conjunta do Ru e Cu+ de adsorver CO, porém as espécies adsorvidas são termicamente instáveis comparadas com a adsorção nos catalisadores monometálicos como evidenciado pelo DRIFTS. Os catalisadores de Ru foram os mais ativos, no entanto, produtos de degradação como etilenoglicol apresentaram alta seletividade. Os catalisadores de cobre se mostraram ativos com boa seletividade a propanodióis devido ao efeito conjunto das espécies Cu0 e Cu+. O recobrimento do Cu pelo Ru nos bimetálicos afetou a atividade e o TOF da reação, no entanto a seletividade para propanodióis se mostrou a mais alta para toda a série de catalisadores bimetálicos