Investigação in situ da aplicabilidade de nano partículas de magnetita como catalisadores para reação de deslocamento gás-água

• Autor(a) principal: Medeiros, Nathalia Silvestre de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/16455
• topic: Reação de deslocamento gás-água; Nanopartículas de magnetita; DRIFTS in situ; Hidrogenólise; Nanopartícula; Catalisador; Water-gas shift reaction; Magnetite nanoparticles; DRIFTS in situ

A reação de deslocamento gás-água é de grande importância em diversos processos industriais como para a produção de hidrogênio a partir de combustíveis fosseis e fontes renováveis, processo Fischer-Tropsch, síntese de metanol, síntese de amônia, células a combustível, entre outros. A reação proporciona um aumento da quantidade de hidrogênio no gás de síntese e consequentemente diminuição de monóxido de carbono, ajustando a razão H2/CO para valores desejáveis em processos industriais. A reação é normalmente operada em dois estágios, sendo os catalisadores usuais baseados em óxidos de ferro e cromo para altas temperaturas e em óxidos de cobre e zinco para temperaturas menores. Ao longo dos anos, diversos tipos de catalisadores vem sendo estudados, onde é desejável características como não toxidade, baixo custo e alta atividade catalítica. O desenvolvimento de catalisadores mais ativos requer análise de reações na superfície do catalisador e relação estrutura/desempenho em condições reacionais relevantes realizadas por espectroscopia in situ. Dessa forma, foi realizado neste trabalho a caracterização de nanopartículas de magnetita pelas técnicas de espectroscopia de raios-X por energia dispersiva, fisissorção de nitrogênio, termogravimetria, difração de raios-X, redução à temperatura programada e espectroscopia de reflectância difusa na região do infravermelho com transformada de Fourier (DRIFTS), além da avaliação da atividade catalítica, em duas condições de redução, para reação de deslocamento gás-água por DRIFTS in situ. A partir das caracterizações das nanopartículas de magnetita, obteve-se que a amostra apresenta uma alta área superficial de 78 m2/g, poros mesoporosos estreitos e interconectados com diâmetro de 17 nm, estabilidade térmica e também verificou-se as temperaturas de oxidação e redução e a estrutura cristalina do material. Pelos resultados obtidos por DRIFTS, observou-se pelos espectros de adsorção-dessorção de monóxido de carbono, fraca adsorção de CO para as duas condições de redução. Pela avaliação da atividade catalítica por DRIFTS in situ o catalisador apresentou possível atividade, porém não encontrou-se evidencias que indicassem diferenças no desenvolvimento da reação de deslocamento gás-água, dependendo do estado de oxidação do catalisador de ferro. E devido à baixa qualidade do sinal, a confirmação de atividade catalítica tornou-se dificultada