Efeito da concentração de irídio sobre as propriedades de catalisadores do tipo Pt-Ge-Ir/Al2O3

Abstract

Neste trabalho, foi estudado o efeito do conteúdo de irídio na atividade, seletividade e estabilidade de catalisadores de platina, irídio e germânio suportados em alumina, destinados à reforma catalítica de nafta de petróleo. As amostras foram preparadas por impregnação dos sais metálicos (ácido hexacloroplatínico, ácido hexacloroirídico e cloreto de germânio) na g-alumina, de modo a obter 0,3 % de platina e de germânio e teores vairados de irídio (0,03; 0,06; 0,09 e 0,15 %). Os sólidos obtidos foram caracterizados por redução termoprogramada, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier de monóxido de carbono adsorvido, dessorção à temperatura programada de piridina, desidrogenação de cicloexano e isomerização de npentano, usadas para avaliar as funções metálica e ácida, respectivamente. O desempenho foi avaliado na reforma de n-octano. Os catalisadores usados nessa reação foram analisados por oxidação termoprogramada. Os resultados mostraram que o irídio catalisa a redução da platina, enquanto o germânio exerce um efeito inibidor; esses efeitos dependem da quantidade de irídio nos sólidos, devido às diferentes interações entre os metais e com o suporte. Ambos os metais modificam eletronicamente a platina, tornando-a mais rica (irídio) ou mais deficiente (germânio) em elétrons. Entretanto, nos catalisadores trimetálicos, o efeito do germânio sobre a platina só se torna significativo em concentrações mais elevadas de irídio (0,15 %), que promove a redução do germânio, gerando sólidos com espécies de platina em diferentes estados eletrônicos. A presença do germânio diminui a concentração de sítios ácidos fracos e aumenta aqueles de acidez moderada e forte, enquanto o irídio provoca alterações na concentração de sítios de diferentes forças ácidas, dependendo do seu teor nos sólidos. A atividade catalítica dos sítios metálicos na desidrogenação do cicloexano diminui devido ao germânio enquanto o irídio (em teores superiores a 0,03 %) causa um aumento, devido à sua atividade dedidrogenante; este efeito aumenta com o teor de irídio nos sólidos. Nos catalisadores trimetálicos a atividade dos sítios metálicos é mais baixa que no sistema monometálico de platina, devido ao efeito simultâneo dos dois metais, que podem estar formando ligas com a platina e/ou encobrindo seus sítios ativos diminuindo sua atividade de desidrogenação. A adição de irídio e de germânio a catalisadores de platina suportada em alumina aumenta a sua atividade na isomerização do n-pentano e diminui a atividade de hidrogenólise. Nos catalisadores trimetálicos, a seletividade a compostos aromáticos é inferior àquela dos sistemas bimetálicos e o orto-xileno é o isômero mais favorecido. O germânio aumenta a estabilidade dos catalisadores enquanto o irídio exerce um efeito inverso. A produção de compostos aromáticos diminui com o aumento do teor de irídio no catalisador, enquanto um comportamento inverso é observado com relação à seletividade a produtos isômeros. A razão entre as seletividades a compostos isômeros e aromáticos cresce com o conteúdo de irídio, de modo que se um reformado mais rico em compostos aromáticos é desejado, deve-se usar um catalisador com baixos teores de irídio. Por outro lado, uma composição com concentração de irídio mais alta produz um reformado mais rico em compostos isômeros e, portanto, mais adequado ao uso como combustível.