Forte interação de coordenação identificada como favorável para promover a desidrogenação do etanol
Uma forte interação de coordenação entre Co
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sites e PO4
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no YPO4 foi identificado, sendo favorável para promover a desidrogenação do etanol. Terras raras Y
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cátions estabilizados por fosfatos servem como catalisadores robustos de ácido de Lewis para a reação de acoplamento C – C. Crédito:Jornal Chinês de Catálise O butadieno, uma das olefinas leves mais importantes da indústria petroquímica, com capacidade de produção global de 18 milhões de toneladas por ano, é atualmente produzido através da destilação extrativa de C
4 frações provenientes de processos de steam cracking da nafta ou desidrogenação de C
4 hidrocarbonetos, ambos envolvendo extenso consumo de energia e emissão significativa de CO
2 .
A crescente demanda do mercado despertou muito interesse na produção específica dessas matérias-primas. Assim, uma rota alternativa para produzir diretamente butadieno utilizando quaisquer matérias-primas sustentáveis é desejável e prospectiva.
O etanol, como recurso neutro em carbono, pode, em princípio, sofrer a formação de ligações CC para produzir butadieno de forma sustentável. Os sistemas catalíticos tradicionais foram classificados em duas categorias:metais de transição dos grupos 4 e 5 e MgO-SiO2 .
Entre os catalisadores relatados, o Zn-Y/Beta é particularmente notável devido à sua boa seletividade para o butadieno (>60%). Embora grandes esforços tenham sido feitos nessa direção, a produção constante de butadieno a partir do etanol sob condições de reação moderadas continua sendo um desafio não resolvido, geralmente levando a uma rápida desativação. Outra dificuldade para a formação de butadieno é que a desidratação muitas vezes compete com a reação de desidrogenação sobre o catalisador ácido de Lewis.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. An-Hui Lu da Universidade de Tecnologia de Dalian, China, relatou o primeiro fosfato de ítrio dopado com cobalto (Co-YPO4 ) catalisador, para ativação preferencial do etanol para formar acetaldeído e subsequente acoplamento CC e desidratação em butadieno. O catalisador exibiu 68,5% de seletividade ao butadieno em uma conversão de etanol de 78,2% a 350°C e, portanto, rendimento próximo de 61% à olefina total (butadieno e eteno). O trabalho foi publicado no Chinese Journal of Catalysis .
Combinado com várias caracterizações in situ, uma forte interação de coordenação entre Co
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sites e o grupo fosfato em YPO4 foi identificado como favorável para melhorar o desempenho da desidrogenação do etanol.
O YPO4 superfície expôs o Y
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local, que pode efetivamente catalisar a reação de acoplamento CC. Através da combinação das espécies Co e Y em um catalisador, ou seja, Co-YPO4 , o efeito sinérgico dos sítios bifuncionais poderia ser alcançado.
