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Estudios Cinéticos y Espectroscópicos de la Deshidratación de Metanol Promovida por Éster Metílico a Éter Dimetílico en la Zeolita ZSM-5

Autores: Yang, Zhiqiang; Dennis-Smither, Benjamin J.; Xu, Zhuoran; Zhao, Zhenchao; Guo, Meiling; Sainty, Neil; Hou, Guangjin; Liu, Xuebin; Sunley, Glenn J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estudios Cinéticos y Espectroscópicos de la Deshidratación de Metanol Promovida por Éster Metílico a Éter Dimetílico en la Zeolita ZSM-5


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Química

Palabras clave

ésteres de carboxilato de metilo
Deshidratación de metanol
éter dimetílico
Catalizadores de zeolita
Estudios cinéticos
Espectroscopia de RMN

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 13

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se ha demostrado que los ésteres de carboxilato de metilo son potentes promotores de la deshidratación de metanol a dimetil éter (DME) a baja temperatura utilizando varios catalizadores de zeolita. En el presente trabajo, se utilizaron estudios cinéticos catalíticos, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y técnicas de espectroscopia de resonancia magnética nuclear en estado sólido (NMR) para elucidar el mecanismo promocional de los ésteres de carboxilato de metilo en la deshidratación de metanol a DME, utilizando la zeolita de poro medio H-ZSM-5 (MFI) como catalizador. Se realizaron estudios cinéticos utilizando el potente promotor metil-hexanoato. El rendimiento de DME dependió de las presiones parciales de metanol y metil-hexanoato en los rangos de temperatura utilizados en este estudio (110 a 130 grados C). Esto es consistente con que la reacción promovida es una reacción bimolecular entre metanol y especies de éster adsorbidas en los sitios activos del catalizador, a través de una reacción tipo S2, como se postuló anteriormente. Los estudios de FT-IR revelan que los sitios ácidos de Brønsted (BA) en H-ZSM-5 fueron rápidamente titulados por la adsorción del grupo carbonilo del éster y se unieron más fuertemente con los ésteres que con el metanol. Al añadir metanol, se observó una temperatura de formación de DME aún más baja (30 grados C) con muestras de H-ZSM-5 pretratadas con metil-hexanoato en los estudios de NMR, confirmando aún más la fuerte promoción de este éster de metilo en la deshidratación de metanol a DME. La adsorción y reactividad de diferentes ésteres de metilo en H-ZSM-5 indica que, si bien el formiato de metilo se disocia más fácilmente en una especie de metóxido superficial, [Si(OMe)Al], y ácido carboxílico, es un promotor menos potente que los ésteres de metilo que contienen cadenas alquílicas en la deshidratación de metanol a DME, que a su vez no mostraron este comportamiento disociativo en los estudios de NMR a baja temperatura. Esto indica que los carboxilatos de alquilo de metilo no necesitan ser disociados a una especie de metóxido superficial para promover la reacción de deshidratación de metanol y que un mecanismo asociativo bimolecular juega un papel importante en la promoción de la formación de DME.

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