[pt] ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO SUPORTE NA REAÇÃO DE METANAÇÃO DE CO2 UTILIZANDO CATALISADORES À BASE DE NI

[en] STUDY OF THE INFLUENCE OF THE SUPPORT IN THE CO2 METHANATION REACTION USING NI BASED CATALYSTS

[pt] OLIVER EUGENIO EVERETT ESPINO

[pt] DIOXIDO DE CARBONO

[pt] CUS

[pt] VACANCIA DE OXIGENIO

[pt] MONOXIDO DE CARBONO

[pt] METANACAO

[en] CARBON DIOXIDE

[en] CUS

[en] OXYGEN VACANCY

[en] CARBON MONOXIDE

[en] METHANATION

[pt] Os catalisadores de Ni/ZrO2, Ni/CaZrO2, Ni/SiO2 e Ni/Mg(Al)O foram empregados na reação de metanação do CO2. Os catalisadores foram caracterizados por XPS, XRD e os dados foram tratados pelo método de refinamento de Rietveld, EPR, TPR, TPSR de CO2 [mais] H2 e CO [mais] H2, reação modelo de desidrogenação do ciclohexano, TPD de CO2, análise química (FRX) e área superficial (BET). Com o objetivo de investigar o papel do suporte durante a metanação do CO2, os catalisadores foram preparados de modo a se obter a mesma área metálica de níquel. Os comportamentos catalíticos desses catalisadores na metanação do CO2 foram avaliados através de testes catalíticos convencionais e da taxa da reação. O catalisador Ni/ZrO2 apresentou maior atividade e seletividade para a metanação de CO2 quando comparado com os catalisadores de Ni/Mg(Al) O e Ni/SiO2. Sugere-se que as vacâncias de oxigênio sejam responsáveis pelo melhor desempenho do catalisador Ni/ZrO2. Ca foi adicionado ao catalisador Ni/ZrO2 com o objetivo de aumentar as vacâncias oxigênio. A área da superfície metálica do catalisador contendo Ca não se alterou, enquanto a taxa de consumo de CO2 quase triplicou. As análises de DRX, XPS e EPR mostraram que principalmente Ca[mais]2, mas também ions de Ni2[mais] estão na superfície da rede de ZrO2 no catalisador Ni/CaZrO2. Esses cátions formam vacâncias de oxigênio e pares de sítios de coordenação insaturados (cus), os quais são pares de sítios básicos e ácidos fortes. Em resumo, os dados obtidos indicaram que aumentando a concentração destes pares de sítios pela adição de Ca no Ni/ZrO2, não só aumenta a quantidade de CO2 adsorvido, mas também aumenta o número de sitios ativos da etapa limitante da reação.

[en] The Ni/ZrO2, Ni/CaZrO2, Ni/SiO2 and Ni/Mg(Al)O catalysts were employed in the CO2 methanation. The catalysts were characterized by XPS (reduced in situ and passivated), XRD (reduced in situ and passivated along with Rietveld refinement), EPR, TPSR of CO2 plus H2 and CO plus H2, cyclohexane dehydrogenation model reaction, CO2-TPD and chemical analysis. The metallic area of all of these catalysts was prepared to be similar among them in order to investigate the role of the support during the methanation of CO2. The behaviors of these catalysts in the CO2 methanation were analyzed employing a conventional catalytic test. The Ni/ZrO2 catalyst exhibited the highest activity and selectivity toward the methanation of CO2 against Ni/Mg(Al)O and Ni/SiO2. Oxygen vacancies are suggested to be responsible for the excellent performance of the Ni/ZrO2 catalyst. Based on the above, Ca was added to the Ni/ZrO2 catalyst, the metallic area did not change whereas the CO2 consumption rate almost tripled. The XRD, XPS and EPR analyses showed that mainly Ca positive 2 but also some Ni2 positive are on the ZrO2 lattice surface of the Ni/CaZrO2 catalyst. These cations form oxygen vacancies and unsaturated coordination sites (cus) pairs, which are strong basic and acid sites pairs, respectively. In short, increasing the concentration of these pairs by adding Ca to Ni/ZrO2, not only does the amount of CO2 adsorbed increase, but also the number of active sites of the rate limiting step, which is enhanced leading to an increase of the Zr based catalyst activity in the CO2 methanation.

ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ

LUCIA GORENSTIN APPEL

ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ

LUCIA GORENSTIN APPEL

AMANDA LEMETTE TEIXEIRA BRANDAO

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

FATIMA MARIA ZANON ZOTIN

ALEXANDRE BARROS GASPAR

2020-05-11

2019-09-27

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47966@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=47966@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.47966