Toluene hydrogenation and ring-opening on bimetallic Pd-Pt/HY catalysts

Bimetallic Pd-Pt/HY catalysts prepared by the co-impregnation method with an atomic variation of Pd/Pd+Pt were studied to convert toluene and methylcyclohexane. The catalysts were characterized by the BET method, chemisorption of CO by the pulse method, programmed temperature reduction (H2-TPR), and programmed ammonia thermo-desorption (NH3TPD). Results of chemisorption of CO and H2-TPR for Pd-Pt/HY catalysts suggest the existence of a strong interaction between Pd and Pt. The NH3-TPD showed that incorporating metals influences the percentage of relative distribution of weak/strong acid sites presented in decreasing order of acidity: Pd0Pt100/HY>Pd100Pt0/HY>Pd33Pt67/HY. Atomic composition Pd/Pd+Pt equal to 0.33, and relative distribution of weak/strong acid sites equal to 2, favor hydrogenation of toluene to methylcyclohexane in metal sites and subsequent skeletal isomerization in the acidic sites through dimethylcyclopentane intermediate and ring-opening in the metal sites, leading to increased formation of n-heptane relative to iso-heptane. Catalizadores bimetálicos Pd-Pt/HY preparados por el método de co-impregnacion con variación atómica de Pd/Pd+Pt fueron estudiados en la reacción de conversión de tolueno y metilciclohexano. Los catalizadores se caracterizaron por el método BET, quimisorción de CO por el método de pulso, reducción programada de temperatura (H2-TPR) y termodesorción programada de amoniaco (NH3-TPD). Los resultados de la quimisorción de CO, la disminución de TOF de la reacción de tolueno a 110ºC por la adicción de Pd y el H2-TPR de los catalizadores Pd-Pt/HY sugieren la existencia de una fuerte interacción entre Pd y Pt. El NH3-TPD mostró que la incorporación de metales influye en el porcentaje de distribución relativa de sitios ácidos débil/fuerte que se presentan en orden decreciente de acidez: Pd0Pt100/HY> Pd100Pt0/HY> Pd33Pt67/HY. La composición atómica Pd/Pd+Pt = 0.33, y un porcentaje de distribución relativa de sitios ácidos débil/fuerte igual a 2, favorece la hidrogenación del tolueno a metilciclohexano en los sitios metálicos y la posterior isomerización del esqueleto en los sitios ácidos a través del intermedio di-metilciclopentano seguido de la apertura del anillo en los sitios metálicos, lo que conduce a una mayor formación de n-heptano en relación con el iso-heptano.