Study of ethanol reactions catalyzed with impregnate molybdenum and magnesium in MCM-41

Reações de desidrogenação e desidratação no etanol são de grande interesse, já que levam à produção de compostos que são utilizados na indústria química, farmacêutica e cosmética. No presente trabalho, catalisadores de magnésio e molibdênio suportados na peneira molecular MCM-41 foram utilizados no estudo das reações de desidrogenação e desidratação de etanol. Os catalisadores foram preparados através da impregnação por umidade incipiente de nitrato de magnésio e heptamolibdato de amônia, com teores de 0,5% a 2,0% em massa para o magnésio e de 3,0% para o molibdênio. O Mg após a impregnação se apresentou como óxido de Mg e o Mo como óxido de Mo ou carbeto de Mo. Os materiais foram secados, calcinados e caracterizados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios X (DRX), Adsorção Física de Nitrogênio, Análise Infravermelho, Análise Termogravimétrica (TGA). Depois de calcinados, os catalisadores foram carregados no reator, pré-tratados e então testados nas reações de conversão de etanol entre 200 °C e 300 °C. Os produtos da reação foram analisados por cromatografia gasosa (CG). Houve produção de metano, propano, propeno, acetaldeído, éter etílico, 1,3-butadieno, acetato de etila, etano e eteno. A pressão parcial do etanol foi mantida fixa em 7870 Pa. A temperatura que mais favoreceu a reação foi 300 °C e o catalisador que apresentou maior conversão foi aquele possuía 0,5% de Mg e 3,0% de Mo, este último metal na forma de carbeto de Mo. Dos catalisadores testados, os que apresentaram maiores atividades catalíticas foram os que possuíam menor porcentagem de Mg devido a algumas propriedades como maior área superficial. Os catalisadores que possuíam carbeto de Mo favoreceram mais as reações que aqueles que tinham óxido de molibdênio, demonstrando mais uma vez que é um excelente composto para ser usado em reações, especialmente de desidrogenação.Dehydrogenation and dehydration reactions with ethanol are interesting, because of these processes produce compounds that are highly used in the chemical, pharmaceutical, cosmetic and biological industries. At present, MCM-41 catalysts impregnated with magnesium and molybdenum are used to study ethanol dehydration and dehydrogenation reactions. The catalysts were prepared by impregnating magnesium nitrate and ammonium heptamolibdate in the silica supports, with a theoretical metal content of 0,5% to 2,0% for magnesium and 3,0% for molybdenum; the Mg was used in oxide form while the Mo was in oxide and carbide form. The solids were dried, calcinated and characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), EDS Analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Nitrogen Adsorption, Thermo-Gravimetric Analysis (TGA), Infra-red Analysis (FT-IR). After calcination, the catalyst was loaded into the reactor to undergo pretreatment before being tested in ethanol reactions at low temperatures (473 - 573 K). The gases products of reaction were analyzed by Gas Chromatography (GC). The products were methane, propane, propeno, acetaldehyde, ether ethylic, 1,3-butadiene, ethyl acetate, ethane and ethylene. The partial pressure of ethanol was always the same and maintained at 7870 Pa. The optimal temperature for the reaction was found to be 573 K and the catalyst that had the biggest conversion of ethanol was MCM-41 with 0,5% Mg and 3,0% Mo, with the Mo in carbide form. Of the catalysts tested, those which showed higher catalytic activity were those that had the lowest percentage of Mg due to some properties such as a higher surface area. Catalysts impregnated with Mo carbide had more favorable reactions than those with molybdenum oxide, once again showing that it is an excellent compound for use in reactions, especially dehydrogenation reactions