VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Obtaining catalysts based on Cuban natural clinoptilolite exchanged with Fe2+ and Cu2+

Abstract

The oxidation of methane (the main component of natural gas) to methanol has been a topic of interest for many researchers [1]. Methanol is a key raw material for the production of chemicals, such as plastics, plywood and paints, as well as being used as a fuel or reformed to produce high-quality hydrogen for fuel cells [2]. The current method for producing methanol, from methane or coal-derived syngas, involves a multi-step process that is neither efficient nor economical in small-scale applications [3].
In the present work, the obtaining of catalysts based on a Cuban natural clinoptilolite exchanged with Fe2+ and Cu2+ is reported and evaluated in the conversion of methane to methanol. These materials were characterized by X-ray diffraction, thermogravimetry, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption at 77 K. The yield of the methane to methanol conversion reaction was studied using a continuous plug flow reactor, developed in three stages: activation, reaction and extraction, in the presence of the developed catalysts. The results showed that the treatments carried out to obtain the catalysts do not affect the crystal structure and textural properties of the starting clinoptilolite. The catalysis study showed catalytic activity for the sample exchanged with Cu2+ from the natural clinoptilolite with previous basic treatment, with the activation process at a temperature of 500 °C.

Resumen

La oxidación de metano (principal componente del gas natural) a metanol ha sido un tema de interés para muchos investigadores [1]. El metanol es una materia prima clave para la producción de productos químicos, tales como plásticos, madera contrachapada y pinturas, además de emplearse como combustible o reformarse para producir hidrógeno de alta calidad para las células de combustible [2]. El método actual para producir metanol, a partir de gas de síntesis derivado de metano o carbón, implica un proceso de múltiples pasos que no es eficiente ni económico en aplicaciones a pequeña escala [3].
En el presente trabajo se reporta la obtención de catalizadores basado en una clinoptilolita natural cubana intercambiada con Fe2+ y Cu2+ y se evaluaron en la conversión de metano a metanol. Dichos materiales se caracterizaron mediante difracción de rayos X, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido y adsorción de nitrógeno a 77 K. Se estudió el rendimiento de la reacción de conversión de metano a metanol utilizando un reactor de flujo de tapón continuo, desarrollado en tres etapas: activación, reacción y extracción, en presencia de los catalizadores desarrollados. Los resultados mostraron que los tratamientos efectuados para obtener los catalizadores no afectan la estructura cristalina y las propiedades texturales de la clinoptilolita de partida. El estudio de catálisis mostró actividad catalítica para la muestra intercambiada con Cu2+ a partir de la clinoptilolita natural con tratamiento básico previo, con el proceso de activación a una temperatura de 500 °C.