CeOx-ZrO2 porous nanorods decorated with Au nanoparticles for the catalysis of preferential oxidation of carbon monoxide (PrOX-CO)

Autor(es)

Raul Bruno Machado da Silva

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2020-01-17

Membros da banca

Italo Odone Mazali; Juliana dos Santos de Souza; Pedro Paulo Corbi

• Orientador: Italo Odone Mazali

Resumo

Este trabalho traz uma nova classe de catalisadores para a reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono (PROX-CO) baseados em nanobastões de céria decorados com nanopartículas de ouro na superfície. Uma síntese hidrotérmica com diversas vantagens tais como one-step, one-pot e fácil de purificar possibilitou a preparação de nanopartículas de céria com alto grau de pureza, além de tamanho e morfologia controlados. Um inédito processo de lixiviação baseado na exposição das nanopartículas a uma solução de ácido sulfúrico foi empregado, no qual os poros nativos dos nanobastões foram expandidos, melhorando a capacidade total de armazenamento de oxigênio (OSC) do material. Os resultados da espectroscopia de emissão óptica de plasma acoplada indutivamente (ICP-OES) revelaram que as condições de lixiviação ácida empregadas foram eficazes para expandir a estrutura dos poros sem comprometer a estrutura das facetas cristalinas dos nanobastões de céria e evitar sua dissolução. Além disso, os resultados de espectroscopia Raman confirmaram o aumento da concentração de vacâncias de oxigênio na amostra lixiviada. Os nanobastões também foram dopados com íons Zr (IV) por meio de uma por co-precipitação. Para completar o catalisador, nanopartículas de ouro foram depositadas na superfície do óxido por deposição-precipitação (DP), na qual HAuCl4, é depositado na superfície do óxido após um ajuste controlado do pH da solução para 3, precipitando Au(OH)3, e posteriormente ouro metálico depois de tratamento térmico tratamento com a superfície do suporte desempenhando um papel como agente de nucleação. Diferentes métodos para aumentar o pH da solução, como adição de NaOH e decomposição térmica da ureia e diferentes temperaturas de tratamento térmico foram empregados, o que levou a diferentes desempenhos catalíticos. Demonstrou-se que os catalisadores compostos pelos nanobastões lixiviados são catalisadores mais apropriados para a reação de PROX-CO, aumentando a conversão total de CO e diminuindo a temperatura de conversão máxima, o que é favorável para o uso potencial deste material como catalisador em células combustíveis. Os nanobastões dopados com Zr também foram determinados como suportes mais eficientes, o que foi atribuído à capacidade dos íons Zr(IV) de elevar a OSC do material (AU)

• Processo FAPESP: 18/07853-2 - Influência do design estrutural de nanobastões porosos de CeO2 decorados com nanopartículas bimetálicas na otimização da performance da reação de deslocamento do gás d'água
• Beneficiário: Raul Bruno Machado da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado