CATALISIS 10 (2021) 12-23.

Estudio teórico QM:MM sobre la acidez superficial del catalizador CoTiAPO‑5: Acidez Brønsted vs Lewis

 

Theoretical study QM: MM on the surface acidity of the CoTiAPO-5 catalyst: Brønsted vs Lewis acidity

 

Anibal Sierraalta

Laboratorio de Química Física y Catálisis Computacional. Centro de Química, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, I.V.I.C., Apartado 20632, Caracas 1020-A, Venezuela. E-mail: asierral@gmail.com

 

Recibido 07/10/2021

Aceptado para publicación 18/11/2021

 

Resumen

Se realizaron cálculos híbridos Mecánica Cuántica: Mecánica Molecular (ONIOM(DFT:UFF)) para determinar cómo influye el átomo de Ti en la acidez tipo Lewis del Co (III) en el catalizador CoTiAPO-5. Los resultados revelaron que la adsorción de NH3, CH3NH2 y CH3OH, en la superficie del catalizador, está fuertemente influenciada por la formación de enlaces de hidrógeno que estabilizan las uniones (base de ‑Lewis) Co (III) y (base de Lewis)-Ti (IV). El sitio de mayor adsorción corresponde a los sitios Brønsted Ti-OH-Co seguidos por los grupos POH superficiales y el sitio Lewis Co (III). La adsorción simultánea de dos moléculas de CH3NH3 mostró un efecto sinérgico Brønsted/Lewis.

Palabras clave: CoTiAPO-5, CoAPO-5, ONIOM, DFT, adsorción de amoniaco, Metilamina, Metanol.

Abstract

Quantum Mechanic:Molecular Mechanic (QM:MM) hybrid calculations have been carried out in order to determine how the Ti atom influence the Lewis type acidity of the Co(III) in the CoTiAPO-5 catalyst. The results revealed that the adsorption at the catalyst surface of chemical bases such as NH3, CH3NH2 and CH3OH is strongly influenced by hydrogen bonds formation which stabilize the (Lewis base)-Co(III) and (Lewis base)-Ti(IV) unions. The site of greatest acid strength corresponds to the Brønsted Ti-OH-Co sites followed by the surface POH groups and the Lewis Co (III) site. The simultaneous adsortion of two CH3NH3 molecules showed an Brønsted/Lewis synergistic effect.

Keywords: CoTiAPO-5, CoAPO-5, ONIOM, DFT, ammonium adsorption, Methylamine, Methanol.

Highlights

1.          Existe una sinergia entre el titanio y el cobalto que favorece a la adsorción de la metilamina.

2.          Los puentes de hidrógeno juegan un papel importante en la interacción entre las bases de NH3, CH3NH2 y CH3OH, y los sitios ácidos tanto de Brønsted como de Lewis.

3.          Los resultados muestran que la interacción más importante es con el H en puente Co-OH-Ti seguido de la interacción con los grupos POH superficiales y el sitio ácido de Lewis Co(III).

 

© Sociedad Venezolana de Catálisis