Effects of the Sn/Ni ratio and the oxidative treatments on properties of Ni-Sn/SiO₂ catalysts 

Geomar Arteaga*, Mayrú González, María Da Costa, Douglas Rodríguez
y Jorge Sánchez 

Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia.
P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela. Telefax +58 261 598797. * garteaga@luz.edu.ve  

Abstract 

The influence of the Sn/Ni ratio and the treatments of calcination and oxychlorination on the dispersion, reducibility and dehydrogenation activity of Ni/SiO₂ and Ni-Sn/SiO₂ were studied. The catalysts were characterized by temperature programmed reduction (TPR), CO chemisorption, and cyclohexane dehydrogenation. The results of TPR show that in the untreated monometallic catalysts new species of Ni(NO₃)₂ formed by interacting the salt with the support through silanol groups. These species were thermally less stable. The addition of Sn strongly modified these interactions by displacing the hydrogen atom from such groups. In the case of the calcined catalysts, the presence of tin modified the reductive properties of the nickel oxide and for the oxychlorinated catalysts, the results suggest the simultaneous reduction of oxychlorinated species of Ni and Sn. The treatments of calcination and oxychlorination caused a strong decrease in the dispersion, which was independent of the Sn/Ni ratio. Contrasting with the calcination, oxychlorination produced a strong decrease in the activity of the monometallic catalyst. For untreated and calcined catalysts, the activity reached a maximum and then decreased at higher Sn/Ni ratios. The addition of Sn and Cl at high temperatures produced opposed effects on the activity, causing uniformity in the catalytic behavior of the bimetallic catalysts. 

Key words:  Ni-Sn catalysts, CO chemisorption, cyclohexane dehydrogenation, TPR. 

Efectos de la relación Sn/Ni y de los tratamientos oxidativos sobre las propiedades de los catalizadores de Ni-Sn/SiO₂ 

Resumen 

Se estudió la influencia de la relación Sn/Ni y de los tratamientos de calcinación y oxicloración sobre la dispersión, la reducibilidad y la actividad de los catalizadores de Ni/SiO₂ y Ni-Sn/SiO₂. Los catalizadores se caracterizaron por reducción a temperatura programada (TPR), quimisorción de CO y deshidrogenación de ciclohexano. Los resultados de TPR muestran que en el catalizador monometálico no tratado se formaron nuevas especies de Ni(NO₃)₂ al interaccionar con el soporte a través de los grupos silanoles, resultando térmicamente menos estables. La adición de Sn modificó fuertemente estas interacciones al desplazar el hidrógeno de dichos grupos. Para los catalizadores calcinados, la presencia de estaño modificó las propiedades reductivas del NiO y, para los oxiclorados, los resultados sugieren la reducción simultánea de especies oxicloradas de Ni y Sn. Los tratamientos de calcinación y oxicloración disminuyeron fuertemente la dispersión, la cual resultó independiente de la relación Sn/Ni. Para los catalizadores no tratados y calcinados, la actividad alcanzó un máximo y luego disminuyó para relaciones Sn/Ni mayores. La oxicloración produjo un fuerte descenso en la actividad del catalizador monometálico, contrastando con la calcinación. La adición de Sn y Cl a altas temperaturas produjeron efectos opuestos sobre la actividad, lo cual uniformó el comportamiento catalítico de los catalizadores bimetálicos. 

Palabras clave:  Catalizadores de Ni-Sn, quimisorción de CO, deshidrogenación de ciclohexano, TPR.