Desenvolvimento de suportes catalíticos a base de aluminatos para reforma a seco do metano

• Autor(a) principal: Figueredo, Gilvan Pereira de
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24499
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Método da gelatina; Síntese por microondas; Suportes catalíticos; Reforma seca; Hidrogênio; Nanotubos de carbono

Os materiais cerâmicos apresentam diversas aplicações, principalmente por sua versatilidade e propriedades. Várias metodologias foram consolidadas para a síntese destes materiais, mas algumas desvantagens limitam sua aplicabilidade em catálise. Assim, há muitas pesquisas concentradas no estudo de métodos de síntese de catalisadores e suportes catalíticos que sejam simples, rápidos, de baixo custo, ecológicos e que produzam materiais adequados. Nos últimos anos algumas rotas alternativas de síntese têm atraído bastante atenção, mas a obtenção do espinélio MgAl2O4 pelo método da gelatina e da perovskita LaAlO3 via reação de combustão assistida por microondas tem sido pouco explorada. O MgAl2O4 é bastante utilizado na reforma a seco do metano (RSM), mas estudos de RSM usando LaAlO3 como suporte são muito limitados. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram: sintetizar MgAl2O4 usando gelatina como precursor orgânico; preparar a perovskita LaAlO3 via reação de combustão assistida por microondas; e, comparar o desempenho em reforma a seco do metano de dois catalisadores preparados com níquel suportado no LaAlO3 e na α-Al2O3 comercial. Pelo método da gelatina foi possível obter MgAl2O4 puro, nanométrico e com cristalinidade de até 90,40%. Um aumento brusco no tamanho dos cristalitos foi observado para temperatura de calcinação acima de 900 ºC. Na síntese por microondas, a perovskita LaAlO3 monofásica e nanométrica foi obtida. Os perfis de RTP-H2 mostram que as vacâncias de oxigênio presentes na superfície da perovskita exerceram um forte efeito sobre a temperatura de redução e a redutibilidade das nanopartículas de NiO, resultando em fraca interação Ni0/LaAlO3. Os resultados dos testes de 10 h com GHSV de 18 L g-1 h-1 mostram que o catalisador Ni/LaAlO3 é 7,8 e 11,5 % mais estável do que o Ni/α-Al2O3 nas conversões de CH4 e CO2, respectivamente. A maior estabilidade e atividade do Ni/LaAlO3 está diretamente relacionada à presença de NiO (3,38 %p) após a ativação, que promoveu a formação de nanotubos de carbono (NTC), aumentando a dispersão da fase metálica. Mesmo em condições severas de ativação e reação (alta GHSV), como no teste a longo prazo (20 h), o catalisador Ni/LaAlO3 revelou um rendimento em H2 de 37,2% a mais que o Ni/α-Al2O3. As análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) revelam que o catalisador Ni/α-Al2O3 desativou por sinterização. Assim, a presença de defeitos estruturais e de superfícies ricas em vacâncias de oxigênio tornam a perovskita LaAlO3 um potencial suporte para aplicação em processos de reforma catalítica do metano.