Preparação e caracterização de VPO’s e sua aplicação na reacção de desidrogenação oxidativa do propano

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

No presente estudo prepararam-se catalisadores do tipo VPO (Vanadium-Phosphorous-Oxygen) impregnando metavanadato de amónio num carvão activado quimicamente com ácido fosfórico. Actualmente estes catalisadores são usados industrialmente na conversão de butano a ácido maleico. Todavia, o interesse, no ponto de vista reaccional, foi o estudo da actividade catalítica de VPO’s na desidrogenação oxidativa do propano (ODH), na medida em que se trata duma reacção de baixo rendimento, e, portanto, é da maior importância optimizar as condições experimentais de modo a poder ser realizada industrialmente. O objectivo desta investigação foi a utilização de esferas de carvão activado como template, permitindo obter catalisadores de forma esférica e oca, utilizando um método de síntese economicamente viável. O catalisador de VPO apresenta forma esférica e oca, devido à eliminação do carvão activado da matriz porosa, utilizando um tratamento térmico. O carvão activado foi preparado de modo a obterem-se partículas esféricas que servissem de template. Optou-se pela eliminação do template, porque as temperaturas da reacção ODH são superiores à temperatura de decomposição térmica do carvão. As amostras foram caracterizadas texturalmente por adsorção de N2 e CO2 a 77K e 273K, respectivamente. Os catalisadores foram ainda caracterizados por Difracção de Raios-X (XRD) e Espectroscopia Fotoelectrónica de Raios-X (XPS). Como análises complementares de caracterização, efectuaram-se ensaios de Termogravimetria (TG) e Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM) para avaliar a resistência térmica e obter informação sobre a morfologia macroscópica dos VPO’s. Os resultados do estudo da actividade catalítica na recção de desidrogenação oxidativa do propano mostram, no geral, conversões baixas (inferiores a 10%), contudo as selectividades de propileno são bastante elevadas, atingindo um valor máximo de 87.5%.