ADSORBIMENTO CATALITICO

In generale l'adsorbimento può essere di due tipi:

  1. Fisico: se le forze di interazione sono simili alle forze di Wan der Waals (fisisorzione)

  2. Chimico: se si formano legami chimici (chemisorzione)

[13] Nei catalizzatori usati per l'hydrotreating l'adsorbimento dei substrati avviene per chemisorzione, infatti i siti attivi sono localizzati sui bordi degli strati di solfuro di molibdeno e consistono in siti vacanti o in gruppi -S o -SH terminali.
Dato che nella struttura prismatica trigonale del MoS2 si alternano piani di molibdeno e zolfo, alle estremità dei singoli piani si possono distinguere due tipi di bordi:

- Mo edge
- S edge

Come mostrato nella figura del reticolo cristallino del MoS2

Il bilancio tra i siti vacanti e i siti saturati dallo zolfo è governato dal rapporto P(H2)/P(H2S).

L'acido solfidrico, infatti, può adsorbirsi reversibilmente sui siti vacanti ed essere convertito in -S terminale.
Dall'altra parte, l'idrogeno è in grado di liberare un atomo di zolfo terminale con formazione di un sito vacante.

In generale i siti vacanti servono per l'adsorbimento dei composti solforati mentre i gruppi -SH terminali per le idrogenazioni.

Ciclo catalitico sul catalizzatore Co/Mo: [5]

In figura è mostrato un esempio di ciclo catalitico che avviene nel processo di idrodesolforazione:

Il ciclo schematizzato può essere suddiviso in otto stadi fondamentali:

  1. Adsorbimento di idrogeno sul catalizzatore;
  2. Formazione di un legame a idrogeno tra la molecola solforata e il gruppo -SH terminale legato al cobalto;
  3. Rottura del legame tra cobalto e l'atomo di zolfo a ponte tra i due metalli. L'effetto promotre del cobalto è dovuto a una maggiore labilità del legame Co-S rispetto al legame Mo-S. Conseguentemente si forma lo ione Co+ e lo zolfo a ponte è saturato con un atomo di idrogeno adsorbito sul catalizzatore;
  4. Eliminazione di acido solfidrico e formazione di un doppio legame Mo-S;
  5. Saturazione dell'atomo di zolfo sul Mo con formazione dello ione Mo+;
  6. Interazione tra la molecola solforata e lo ione Mo+ che presenta una vacanza coordinativa;
  7. Reazione di desolforazione con rilascio dell'atomo di zolfo, presente sulla molecola solforata, sul catalizzatore;
  8. Ripristino del catalizzatore.