Stability of clay-based catalysts in contact with water vapour

The search for cleaner processes is one of the major challenges in modern chemical industries. In this context clay derived materials are environmentally friendly catalysts that can be easily tailored to optimize their catalytic activity for a precise reaction of interest. Furthermore, clay-based catalysts can be easily separated, recovered and reused and their versatility, low cost, high catalytic activity and/or selectivity render them very attractive materials. Considering that the stability towards water vapour is a crucial aspect for catalytic performance and reuse of the catalysts, we present a study of the pore structure stability, in the presence of water vapour, of clay catalysts prepared by acid activation with HCl solutions and ion-exchange with sodium, aluminium and iron, from a natural clay collected at Serra de Dentro (Porto Santo Island, Portugal) [1]. For elucidating the influence of water vapour on the pore structure stability, water vapour adsorption- -desorption isotherm, at 298 K, was determined on each sample by gravimetric method as well as n-pentane adsorption−desorption isotherms, at 298 K, which were determined before and after the corresponding water adsorption-desorption isotherms. Prior to the measurements, the samples were outgassed during 5 h at 473 K and the adsorptives were outgassed by repeated freeze–thaw cycles. The results to be reported in the communication allow us to state that, upon contact with water vapour, the less acid activated catalysts suffered some reduction in pore volume reflecting changes in the pore structure, while the more acid activated catalysts and those prepared by ion-exchange presented excellent stability upon one cycle of water vapour adsorption-desorption. The results are corroborated by nitrogen adsorption-desorption isotherms determined, at 77 K, before and after the water and n-pentane adsorption-desorption measurements.

Catalytic role of pre-adsorbed CO in platinum-based catalysts : the reduction of SO 2 by CO on Pt l Au m (CO) n

Using density functional theory, we have investigated the catalytic properties of bimetallic complex catalysts PtlAum(CO)n (l + m = 2, n = 1–3) in the reduction of SO2 by CO. Due to the strong coupling between the C-2p and metal 5d orbitals, pre-adsorption of CO molecules on the PtlAum is found to be very effective in not only reducing the activation energy, but also preventing poisoning by sulfur. As result of the coupling, the metal 5d band is broadened and down-shifted, and charge is transferred from the CO molecules to the PtlAum. As SO2 is adsorbed on the catalyst, partial charge moves to the anti-σ bonding orbitals between S and O in SO2, weakening the S–O bond strength. This effect is enhanced by pre-adsorbing up to three CO molecules, therefore the S–O bonds become vulnerable. Our results revealed the mechanism of the excellent catalytic properties of the bimetallic complex catalysts.

Influence of HZSM-5 catalyst on the thermal degradation of poly(vinyl chloride) in solution

The kinetics of thermal degradation of poly(vinyl chloride) (PVC) in solution was investigated at various temperatures (210-250degreesC). The degradation rate coefficients were determined from the time evolution of the molecular weight distribution (MWD). The energy of activation, determined from the temperature dependence of the rate coefficient, was 26.6 kcal/mol. The degradation of PVC was also studied in the presence of a catalyst (HZSM-5 zeolite). The results indicated that increase of the degradation rate of PVC is first order with the HZSM-5 concentration up to 50 g/L and zero order at higher concentrations. The thermal degradation kinetics of PVC in the presence of 50 g/L of the catalyst was studied at various temperatures. The temperature dependency of the rate coefficient was used to calculate the activation energy (21.5 kcal/mol). This is consistent with the observation that the presence of a catalyst generally decreases the activation energy and promotes degradation. (C) 2002 John Wiley Sons, Inc.

Criação de mesoporos em zeólitas ZSM-5, mordenita e ferrierita e análise de seu efeito na reação de hidroisomerização do n-heptano

As zeólitas têm recebido grande atenção acadêmica e industrial devido às suas características ácidas e estruturais. A estrutura da zeólita pode ser utilizada para conduzir uma reação catalítica na direção do produto desejado, evitando assim reações paralelas. Porém, essa mesma estrutura cria restrições difusivas com relação ao acesso aos sítios ativos no interior dos microporos. Neste trabalho foram estudados dois métodos de criação de mesoporos (térmico e básico) com o intuito de modificar a acessibilidade aos sítios catalíticos das zeólitas. A reação de hidroisomerização do n-heptano foi selecionada para avaliar as zeólitas após a criação de mesoporosidade. O tratamento térmico (via calcinação em temperaturas elevadas) foi utilizado para as zeólitas do tipo ZSM-5, Mordenita e Ferrierita, tendo sido observado um aumento pouco significativo na mesoporosidade. Este tratamento promoveu, porém, uma significativa desaluminização das amostras, acompanhada da formação de quantidades importantes de espécies de Al extra-rede (ALER), o que se refletiu num bloqueio parcial dos mesoporos gerados e dos microporos preexistentes, e na redução na densidade de sítios ácidos das amostras. A ampliação da escala do tratamento térmico (aumento da quantidade tratada de 2 g para 30 g) não se mostrou reprodutível, gerando menos mesoporos do que o observado no preparo em pequena escala. O tratamento básico (via dessilicação por meio de NaOH), ao contrário do anterior, promoveu a formação de mesoporos gerando menos quantidade de ALER e se mostrou mais reprodutível quando da ampliação da escala. O desempenho dos catalisadores Pt/Al2O3+zeólita na reação de hidroisomerização do n-heptano foi influenciado pela densidade de sítios ácidos fortes e pela estrutura porosa da zeólita. Com relação ao efeito dos tratamentos térmico e básico sobre o desempenho dos catalisadores à base de ZSM-5, os resultados mostraram que o comportamento do catalisador submetido ao tratamento básico (Pt/Al2O3+BZSM-5/85-2) foi similar ao do tratado termicamente (Pt/Al2O3+TZSM-5/1000-2) com relação à distribuição de produtos na reação de hidroisomerização do n-heptano, particularmente com relação aos produtos leves e aos isômeros monorramificados. No entanto, a presença mais significativa de mesoporos na zeólita após tratamento básico (BZSM-5/85-2), se refletiu num leve favorecimento à formação dos isômeros birramificados

Estudio de catalizadores basados en zeolitas HZSM-5 sometidas a tratamiento in situ con vapor de agua para la transformación de 1-buteno a propileno

El propileno es un monómero muy versátil y es la materia prima para una amplia gama de polímeros, intermedios y productos químicos. Esta versatilidad se debe a su estructura química: al igual que el etileno, el propileno contiene un doble enlace carbono - carbono, pero a diferencia de éste, el propileno contiene también un grupo metil - alílico (un grupo metilo adyacente a un doble enlace), otorgando a los químicos, diseñadores catalíticos e ingenieros dos distintas alternativas para llevar a cabo las trasformaciones químicas, por lo que son más numerosos los derivados del propilen o que del etileno (Plotkin, 2005).

Transformação de metanol em olefinas leves catalisada por zeólitas HZSM-5

A reação de transformação de MeOH em olefinas leves foi investigada sobre zeólitas HZSM-5 com razões SiO2/Al2O3 (SAR) iguais a 30, 80 e 280. As propriedades ácidas e texturais da amostra com SAR 30 foram modificadas por impregnação com ácido fosfórico. A caracterização físico-química das amostras foi realizada empregando-se as técnicas de FRX, fisissorção de N2, DRX, DTP de NH3 e IV com adsorção de piridina. O desempenho catalítico das mesmas foi comparado tanto em condições reacionais similares (mesma T, pressão parcial de MeOH e WHSV) como em condições de isoconversão. Verificou-se, que quanto maior a SAR da zeólita, menor a densidade total e a força dos sítios ácidos presentes, sendo este efeito mais significativo para os sítios de Brönsted. O efeito do aumento da SAR favoreceu a estabilidade catalítica e a formação de olefinas leves, principalmente propeno. No caso das amostras contendo fósforo, foi observada uma redução linear na área específica BET e no volume de microporos com o aumento do teor de fósforo. Estes resultados, aliados aos obtidos por DRX, sugerem que a redução mais significativa na área específica e no volume de microporos pode ser associada à redução na cristalinidade e à formação de espécies amorfas contendo fósforo, que bloqueariam a estrutura porosa da zeólita. Não se observou alteração significativa na força dos sítios fracos, enquanto a força dos sítios fortes diminuiu significativamente. As amostras apresentando menor SAR e menor teor de fósforo foram mais ativas. Por outro lado, em condições de isoconversão de 916%, a amostra mais seletiva à formação de olefinas foi aquela com maior SAR. Dentre as amostras impregnadas, aquela contendo 4% de fósforo foi a mais seletiva a propeno, enquanto a que continha 6% foi mais seletiva a eteno. A amostra com SAR igual a 280 foi investigada variando-se a temperatura de reação (400, 500 e 540C) e a pressão parcial de metanol (0,038; 0,083 e 0,123 atm), através de um planejamento experimental do tipo Box-Benhnken (32). O rendimento otimizado em olefinas leves foi alcançado a 480C e 0,08 atm. O modelo proposto descreveu bem os dados experimentais e evidenciou a existência de uma faixa ótima de temperatura para maximização do rendimento em propeno e eteno, o qual foi também afetado pela pressão parcial de MeOH na faixa estudada. Palavras-chave: ZSM-5, olefinas, propeno, eteno, processo MTO, fósforo.

Taxonomic re-evaluation of Aphanizomenon flos-aquae NH-5 based on morphology and 16S rRNA gene sequences

The taxonomy of Aphanizomenon flos-aquae strain NH-5, a producer of cyanotoxins, was re-evaluated by comparison with six other Aphanizomenon strains using morphological characteristics and 16S rRNA gene sequences. Strain NH-5 was concluded to be improperly identified as Aph. flos-aquae based upon (1) lack of bundle formation in the trichomes, (2) location of akinetes next to heterocytes, (3) lower similarities (less than 97.5%) in the 16S rRNA gene sequences relative to Aph. flos-aquae strains, and (4) comparison within a phylogenetic tree constructed from 16S rRNA gene sequences. The Aphanizomenon strains investigated in this study are classified to four morphological groups as described by the classical taxonomy of Komarek & Kovacik (1989). This classification was supported from the phylogenetic results of 16S rRNA gene sequences. This study also discusses the generic boundaries between Aphanizomenon and Anabaena.

Hzsm-5和Y沸石中Se链的吸收和喇曼光谱

用扩散的方法,在HZSM-5和Y沸石中制备了具有不同Se组分的Se链样品,并对样品进行了吸收和喇曼光谱测试.结果表明:制备的样品均为非晶Se链结构,随制备条件的不同,非晶Se链的混乱度有所不同.