Estudio de la actividad catalítica del dióxido de titanio soportado sobre alúmina en la síntesis de ozono a partir de oxígeno por el método descarga silenciosa

Abstract

Gránulos con diámetros entre 1-1.7 mm de xTiO2/(1-x)Al2O3 con x=0, 0.25, 0.50 y 0.75, fueron sintetizados mediante el método sol-gel y la técnica gota en aceite para ser empleados como catalizadores en la reacción de síntesis de ozono por el método de descarga silenciosa. Los catalizadores fueron calcinados a 450 ºC, 600 ºC y 750 ºC durante 4 horas y caracterizados mediante: Isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno, SEM-EDX, TEM-EDX, XRD, WDXRF, descomposición de isopropilamina con análisis simultaneo DSC-TGA, TPD-NH3 y resistencia a la compresión. Los materiales obtenidos se caracterizan por ser químicamente homogéneos, mesoporosos (diámetros de poro entre 6-10 nm) con áreas superficiales mayores a 100 m2/g y estructura cristalina definida, los catalizadores con x=0 exhiben la fase γ-alúmina y los catalizadores con x0 exhiben mezclas anatasa-rutilo con tamaño de cristal de anatasa entre 18-23 nm. Las medidas de acidez de los catalizadores indican que los catalizadores presentan acidez Lewis y que la concentración de sitios ácidos es directamente proporcional al contenido de dióxido de titanio. Con relación a la actividad catalítica los resultados indican que los catalizadores de alúmina calcinados a 450 °C y x=0.5 calcinados a 600 °C y 750 °C, aumentan el rendimiento energético en la síntesis de ozono en más del 193% y aumentan la concentración de ozono en un 28%, 3% y 11% respectivamente con respecto al reactor sin catalizador / Abstract: The granules of diameters between 1-1.7 mm of xTiO2/(1-x)Al2O3 with x=0, 0.25, 0.50 and 0.75 were synthesized by the sol-gel method and oil-drop method. These materials were used how catalysts in the ozone synthesis by the silent discharge method. The catalysts were calcined at 450 ºC, 600 ºC and 750 ºC for 4h and were characterized by: Nitrogen adsorption-desorption isothermal, SEM-EDX, TEM-EDX, XRD, WDXRF, isopropylamine decomposition with simultaneous DSC-TGA, TPD-NH3 and crush strength. The materials obtained are characterized to be homogeneous, mesoporous (diameter’s pores between 6-7 nm), the specific surface areas greater than 100 m2/g and crystalline structure defined, the catalysts with x=0 are γ-alumina phase and catalysts with x0 are composite anatase-rutile with crystal size between 18-23 nm. The catalyst acidity measurements indicate Lewis acidity and than acidity concentration is directly proportional to the titanium dioxide loads. In relation to catalytic activity the results indicate than the catalyst of alumina calcined at 450 ºC and x=0.50% calcined at 600 ºC and 750 ºC increase the energetic yield by more than 193% and increase the ozone concentrations in a 28%, 4% and 11% respectively over the reactor without catalyst.