Obtenção de perovskitas La1-x(Ce, Sr)xNiO3-(Delta) para geração de gás de síntese a partir da tri-reforma do metano

• Autor(a) principal: Bertoldi, Juliana
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24287
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Perovskitas; Espectroscopia de raio X; Catalisadores; Perovskites; X-ray spectroscopy; Catalysts

Os óxidos do tipo LaNiO3 (La), La0,95Sr0,05NiO3 (LaSr) e La0,95Ce0,05NiO3 (LaCe) foram sintetizados pelo método dos precursores poliméricos, também conhecido como método de Pechini. As resinas poliméricas sintetizadas foram separadas em duas frações, totalizando seis amostras, as quais foram submetidas a dois programas de temperatura diferentes (700°C e 800°C com pré-calcinação) para obtenção dos óxidos. A fim de se entender a influência da inserção de Ce4+e Sr2+ em estruturas do tipo perovskita, os óxidos foram caracterizados pelas técnicas de Análise Termogravimétrica (ATG), Fluorescência de Raios X (FRX), Difratometria de Raios X (DRX), Adsorção de nitrogênio (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada com Espectroscopia de Raios X por Energia Dispersiva (MEV-EDS), Redução à Temperatura Programada (TPR), e, por fim, avaliados no que diz respeito à atividade catalítica por meio da Tri-Reforma do Metano (TRM). Através da técnica de DRX foi possível verificar formação de fases LaNiO3 de forma praticamente pura apenas para os catalisadores LaCe em ambas as temperaturas de calcinação; para LaSr7 e LaSr8 observou-se formação de uma estrutura do tipo Ruddlesden–Popper, La2NiO4, o qual pode surgir a partir da decomposição de LaNiO3e La2Ni2O5, sendo mais estável que óxidos do tipo ABO3; diferença mais expressiva foi notado entre La7 e La8, onde a mudança no processo de calcinação proporcionou eliminação de fases de oxicarbonato de lantânio (La2O2CO3) verificadas em 700°C, uma vez que a calcinação em duas etapas possivelmente evitou reatividade do óxido de lantânio (La2O3) com gás carbônico (CO2) proveniente da volatilização da parcela orgânica do polímero precursor, favorecendo a formação de estruturas La2NiO4e LaNiO3. Apenas os catalisadores calcinados a 800 °C foram avaliados nas reações de tri-reforma, visto que apresentaram maiores quantidades de fases perovskita e espinélio. Os resultados dos testes catalíticos mostraram que todos os catalisadores se mostraram ativos para a TRM, tendo conversões semelhantes para metano. Além de apresentar maior conversão de metano, LaCe8 se mostrou mais ativa para conversões de gás carbônico, provavelmente devido ao ciclo redox ocasionado pelo óxido de cério, que reage com CO2, gerando espécies de oxigênio os quais provoca a gaseificação do coque depositado na superfície ativa, ocasionando menor desativação do catalisador, maior conversão de metano e produção de CO. Já LaSr8 obteve segundo melhor resultado, possivelmente causado pela ação do estrôncio na estrutura ABO3 gerando maior mobilidade de oxigênio e formação de fases SrCO3 que favorecem a eliminação de coque, proporcionando maior vida útil do catalisador. La8 apresentou conversão levemente abaixo dos demais para o metano, o qual pode se sugerir que a formação de fases La2O2CO3 tenham auxiliado na maior estabilidade e conversão de metano, porém com maior rapidez na desativação por coqueifação. Por fim, obteve-se razões H2/CO adequadas para síntese de hidrocarbonetos C2-C4, metanol e dimetil éter, além da possibilidade de conversão de gás de síntese a eletricidade através de células a combustível de altas temperaturas.