Síntesis y caracterización de catalizadores a partir de los metales Cu y Co soportados sobre un mineral de arcilla tipo haloisita para la oxidación total de tolueno

Abstract

Se empleó un mineral de arcilla tipo haloisita, de origen colombiano, como soporte para la síntesis de catalizadores de óxidos de cobre y de cobalto que fueron evaluados en la reacción de oxidación total de tolueno. El mineral arcilloso presenta bajos contenidos de sólidos contaminantes, sin fases cristalinas detectables diferentes a la haloisita y el cuarzo, buena estabilidad térmica hasta aproximadamente 450 °C, morfología predominantemente nanotubular y características mayoritariamente mesoporosas. Los catalizadores soportados fueron sintetizados por el método de impregnación húmeda empleando soluciones acuosas de Cu2+ y Co2+ para obtener como fase activa los óxidos de Cu y/o de Co. Dichos catalizadores presentaron elevada actividad y selectividad en la combustión completa de tolueno a temperaturas moderadas. Se encontró un fuerte efecto cooperativo entre dichos metales, en donde los sólidos con relaciones molares Cu/Co 1/1 y 1/2 presentaron el mayor desempeño catalítico en la reacción estudiada, atribuido a la mayor formación de la fase espinelica CuCo2O4 y a la menor segregación de CuO.

Abstract. Halloysite, a Colombian clay mineral, was used as support for copper and cobalt oxides catalysts. These solids were evaluated in the total oxidation of toluene. The clay mineral has a low content of contaminants since only halloysite and quartz phases were detected. The clay material showed a good thermal stability up to 450 °C, a predominantly nanotubular morphology and mesoporous features. The supported catalysts were synthesized by wet impregnation method using aqueous solutions of Cu2+ and Co2+ in order to obtain Cu and/or Co oxides as the active phase. These catalysts showed high activity and selectivity for the complete combustion of toluene at moderate temperatures. A significant cooperative effect between Co and Cu was found. The solids with Cu/Co molar ratios of 1/1 and 1/2 exhibited the highest catalytic performance. This fact was attributed to both the formation of CuCo2O4 phase and the decrease of CuO segregation.