Efeitos da substituição de La por Mg em óxidos do tipo perovskita La-Ni-O para reforma a seco do metano em baixa temperatura

• Autor(a) principal: Santana, Lívia Cristina de Oliveira Felipe
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54858
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Perovskita; Método One-Step; Quitosana; MgO-NiO; Reforma a seco do metano

Materiais catalíticos do tipo perovskita são potenciais candidatos para a reforma a seco do metano (RSM) devido a sua estabilidade térmica, melhor dispersão do metal ativo e resistência à sinterização. A RSM foi principalmente investigada em temperaturas superiores a 700 °C, para obter altas conversões de CH4 e CO2. No entanto, do ponto de vista industrial, considerando a viabilidade econômica, é desejável operar em temperaturas mais baixas. O presente estudo avalia o efeito da substituição do La pelo Mg em óxidos do tipo perovskita La-Ni-O para reforma a seco do metano em baixa temperatura, e avalia também a velocidade espacial (GHSV) no catalisador padrão (LaNiO3). O papel do Mg é aumentar a basicidade, de maneira a melhorar tanto a atividade do catalisador quanto a supressão da formação de carbono. Os precursores catalíticos foram preparados pelo método one-step usando quitosana como agente quelante, e seus desempenhos para RSM foram avaliados a 600 ºC, com velocidade espacial de 36 L.h-1.g-1 durante 10 h. Os catalisadores foram sintetizados seguindo a fórmula La1-xMgxNiO3 (x = 0,2; 0,5; e 0,8), calcinados a 900 ºC por 3 h e caracterizados por DRX e TPR. A estrutura dos catalisadores na redução sob atmosfera de H2 e durante a reação de reforma a seco do metano foi investigada por difração de raios-X in-situ, e após reação de RSM os catalisadores foram caracterizados por DRX, TG, FTIR, Raman e MEV-FEG. Os padrões de DRX das amostras substituídas mostram picos característicos da formação da solução sólida Mg0,5Ni0,5, sendo que, à medida que a substituição do Mg pelo La aumenta, a quantidade desta solução sólida também aumenta. Além disso, foram identificadas a formação de três fases ternárias: LaNiO3, La2NiO4 e La4Ni3O10. Observa-se também um aumento nas temperaturas máximas de redução à medida que o teor de Mg na estrutura aumenta, isto pode ser devido às fortes interações que o Ni apresenta com o Mg. Após a ativação das amostras, independente da estrutura, as perovskitas mostram duas novas fases que correspondem às fases óxido de lantânio (La2O3) e níquel (Niº). Os resultados após RSM indicam que uma fração do catalisador de óxido de partida é convertida em La2O2CO3 e que a presença das características mencionadas confirma fortemente a formação de nanotubos de carbono. O catalisador La0,2Mg0,8O3 se destacou devido a sua alta estabilidade e elevadas conversões de CH4 e CO2 do início ao fim da reação. Entretanto há a possibilidade do catalisador La0,5Mg0,5O3 se sobressair a longo prazo, em consequência da sua baixa deposição de carbono.