Estudo do efeito da dopagem da alumina com Cério em catalisadores Pt/CeZrO2/Al2O3 na reação de oxidação parcial do Metano

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Atualmente, a reação de oxidação parcial do metano tem sido extensivamente estudada com o objetivo de produzir gás de síntese e contribuir para a viabilização econômica da tecnologia de conversão do metano, principal constituinte do gás natural, em produtos de maior valor agregado. Essa reação frente às reformas seca e a vapor, apresenta as vantagens de ser moderadamente exotérmica e ocorrer a pressão atmosférica. Catalisadores ativos para a reação de oxidação parcial do metano devem apresentar altas atividade, seletividade e acima de tudo, estabilidade mesmo quando submetidos às altas temperaturas reacionais e velocidades espaciais. Para isso, são necessários uma alta dispersão metálica, uma grande capacidade de regeneração da superfície catalítica e um suporte extremamente estável. Portanto, este trabalho tem como objetivos estudar o efeito da adição de cério como elemento dopante da alumina, cuja função é aumentar a estabilidade térmica e mecânica do suporte e estudar os efeitos da adição de diferentes teores de metal na busca de uma maior dispersão para os catalisadores Pt/CeO2/Al2O3 e Pt/CeZrO2/Al2O3. Além disto, a influência do uso de diferentes velocidades espaciais também foi avaliada. As aluminas foram preparadas através da calcinação do precursor boemita a 873 e 1173 K. A alumina calcinada a 873 K foi posteriormente dopada com 1% de Ce e novamente calcinada a 1173 K. Os óxidos de cério e cério-zircônio, com um teor de 19% em peso e uma razão molar Ce/Zr igual a um, foram adicionados à alumina através de impregnação úmida em rota vapor. A platina foi adicionada ao suporte através da técnica de impregnação seca. Os teores adicionados foram de 1,5, 1,0 e 0,5% em peso de platina. As amostras suportadas na alumina dopada apresentaram os maiores valores de área específica, com os catalisadores à base de CeZrO2 apresentando os maiores valores. Mesmo com diferenças de área, as dispersões metálicas, medidas pela técnica de desidrogenação do cicloexano, foram semelhantes para todas as amostras contendo 1,5% em peso de platina e, como era de se esperar, maiores para as amostras com os menores teores. As análises de difração de raios X mostraram um menor diâmetro médio de partículas de óxido de cério para as amostras contendo zircônio. Além disto, esta técnica também mostrou a formação de uma solução sólida homogênea para os catalisadores à base do óxido de cériozircônio suportados na alumina dopada. Os consumos de H2 e O2 determinados, respectivamente, por redução a temperatura programada e capacidade de armazenamento de oxigênio mostraram que os catalisadores 1,5%Pt/CeZrO2/Al2O3-dopada, 1,0%Pt/CeZrO2/Al2O3-dopada e 0,5%Pt/CeZrO2/Al2O3-dopada apresentaram capacidades redox superiores às demais amostras e muito semelhantes entre eles, independentemente da variação do teor platina. Os testes catalíticos mostraram que a velocidade espacial ideal para as amostras preparadas foi de 522 h-1 e que a redução no teor de platina leva os catalisadores à desativação. Portanto, o melhor desempenho foi obtido pelo catalisador 1,5%Pt/CeZrO2/Al2O3-dopada que possui o maior teor de platina, a formação de uma solução sólida homogênea e uma alta área específica.

ASSUNTO(S)

catalisadores de platina suportados catalizadores platinum catalysts supported reação de oxidação parcial do metano aluminas dopadas com cério partial oxidation of methane reaction doped aluminas with cerium Óxidos de cério e cério-zircônio oxidação engenharia quimica cerium and cerium-zirconium oxides

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