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Catalisadores de Ni/Al2O3 utilizados nas reações de reforma do CH4 : influência de promotores nas propriedades superficiais e catalíticas

by Parizotto, Natália Valenga

Abstract (Summary)
A demanda por fontes de energia alternativas ao petróleo faz do gás natural um substituinte imediato. O metano, principal componente do gás natural, é a fonte mais utilizada para a produção de H2 e gás de síntese (H2+CO) com aplicação na indústria química e na geração de energia em células a combustível. O H2 e o gás de síntese são gerados principalmente através das reações de reforma do CH4. Dentre estas reações está a reforma a vapor, oxidação parcial, reforma seca e reforma autotérmica do CH4. Nestes processos, os catalisadores mais utilizados são a base de Ni, devido ao seu baixo custo se comparado aos catalisadores a base de metal nobre, além de apresentar uma boa atividade catalítica. No entanto, dependendo da atmosfera reacional, os catalisadores de Ni são bastante susceptíveis à oxidação, perda de área específica devido às altas temperaturas de reação (acima de 800°C) e deposição de carbono. Vários óxidos (de terras-raras e alcalino-terrosos) e metais (Pt, Ir, Pd, Rh, Ag, Au) são utilizados como promotores, visando propriedades específicas, como a alta estabilidade térmica e resistência à oxidação e/ou deposição de carbono durante a reação. Os catalisadores utilizados neste trabalho foram preparados pelo método de impregnação por via úmida de uma ?-alumina comercial com uma solução de um sal precursor de Ni, obtendo-se catalisadores 15%Ni/?-Al2O3. Para modificar as propriedades deste catalisador, o óxido de lantânio foi adicionado à alumina para conferir ao suporte uma menor perda de área a altas temperaturas, um baixo teor de platina foi utilizado para promover a redução do NiO e a prata para minimizar a deposição de carbono. Os catalisadores Ag-15Ni/?-Al2O3 aplicados à reforma a vapor, mostraram-se resistentes à deposição de carbono e esta maior resistência pode ser atribuída à formação de espécies do tipo Ag-Ni na superfície do catalisador que impedem a formação dos intermediários que levam à nucleação dos filamentos de carbono. No entanto, em condições mais oxidantes, de oxidação parcial e reforma autotérmica, o catalisador AgNiAl desativou-se pela formação do espinélio NiAl2O4. No entanto, quando o suporte foi modificado com La, a difusão do Ni no suporte para a formação do NiAl2O4 foi bloqueada e os catalisadores mantiveram-se estáveis. Já as amostras promovidas com Pt mostraram-se bastante estáveis quanto à oxidação da fase ativa indicando Resumo que, mesmo em atmosfera altamente oxidante, a presença da Pt aumenta a taxa de redução do Ni, mantendo-o predominantemente com o estado de oxidação zero. Foi possível observar ainda, que a redução do óxido de níquel em temperaturas mais baixas na presença da Pt, ocorre devido ao efeito de spillover do hidrogênio. Além disso, a presença da Pt não provoca modificação estrutural significativa do Ni, como pode ser confirmado eliminando-se o spillover do H utilizando-se CO como redutor.
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Bibliographical Information:

Advisor:Clélia Mara de Paula Marques

School:Universidade Federal de São Carlos

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:Química inorgânica Catalisador de níquel Reforma - metano Adsorção CO

ISBN:

Date of Publication:11/23/2007

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