Trattamento termico di catalizzatori V/P/O: influenza sulle proprietà catalitiche nella sintesi di anidride maleica da n-butano

Il pirofosfato di vanadile (VPP, (VO)2P2O7) è il componente principale, assieme ad altri ossidi di vanadio e fosforo, del sistema catalitico spesso chiamato con il termine “V/P/O” tipicamente utilizzato nell’ossidazione di n-butano ad anidride maleica (AM). In questo lavoro di tesi, si è posta l’attenzione sulla fase di preparazione di questo sistema catalitico e, in particolare, sul processo di trattamento termico del precursore che permette di ottenere la fase attiva. Si è disposto di un unico precursore industriale costituito di (VO)HPO4·0,5H2O, il quale è stato trattato termicamente in condizioni diverse per indagare l’effetto della composizione dell’ambiente di calcinazione sulla formazione della fase attiva VPP, e quindi sulle conseguenti prestazioni catalitiche. Si è deciso innanzitutto di valutare l’effetto dato dalla presenza di vapore acqueo all’interno dell’ambiente di calcinazione, studiando atmosfere di trattamento in cui viene variato il rapporto aria/acqua: ciò ha permesso di notare come aumentando la percentuale di acqua l’ottenimento di VPP sia il fenomeno dominante, formando un catalizzatore sia attivo che selettivo in AM. Si è perciò proseguito lo studio conducendo altre prove in ambiente dalla ridotta capacità ossidante, limitando la quantità di ossigeno introducendo un flusso di azoto in alimentazione ed infine provando atmosfere costituite da miscele di aria, azoto e acqua. Questo ha permesso di determinare i ruoli relativi che rivestono sia la percentuale di ossigeno (in quanto agente ossidante del nostro precursore) sia quella dell’acqua nel trattamento termico utilizzato industrialmente per ottenere catalizzatori a base di VPP. I catalizzatori ottenuti dal trattamento termico sono perciò stati caratterizzati, sottoposti a test catalitici e caratterizzati nuovamente, al fine di correlare le caratteristiche strutturali di ciascun catalizzatore, dipendenti dall’ambiente di calcinazione dal quale derivano, al comportamento catalitico osservato.