Compreensao das propriedades estruturais e de superficie de catalisadores de platina promovidos com cerio atraves de tecnicas de caracterizacao in situ sob a reacao de deslocamento gas-agua

Resumo

Neste trabalho, o objetivo será a síntese e exploração de nanocatalisadores associados a técnicas de caracterização in situ com o propósito de aprofundar o conhecimento do fenômeno catalítico nas reações de reforma de vapor de metano e de deslocamento água-gás. As propriedades catalíticas são determinadas pelas características da fase metálica ativa, do suporte e da interface entre eles, que é dependente do tipo e das condições de reação. Nesse trabalho, nanopartículas coloidais (NPs) de PT, Ao e Rh, de 2 nem de tamanho, serão preparadas através da redução de sais desses precursores metálicos na presença de polivinilpirrolidona e a cinética de formação das NPs será estudada em tempo real por espectroscopia de absorção de raios X (XAS). Posteriormente, as NPs serão incorporadas a suportes de alumina e alumina promovida com cério e cério-zircônio preparados pelo método sol-gel, que serão submetidos a tratamentos térmicos com o objetivo de levar a catalisadores estáveis e sem a presença do polímero protetor. Análise termogravimétrica (ATG), difração de raios X in situ (XRD in situ) e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) serão realizados para que as melhores condições para o tratamento térmico sejam estabelecidas. Nesta etapa, um ponto importante a ser estudado é a interface metal-suporte a qual pode ter relação direta com a atividade catalítica, afetando a estabilidade das NPs quando submetidas a diferentes condições reacionais de atmosfera e temperatura. Além disso, pode ocorrer a formação de sítios de interface que podem levar a alta atividade para ativação do metano e oxidação de carbono. Para que este estudo seja realizado, ensaios de XAS nas bordas tanto dos metais das NPs quanto dos metais promotores (Ce, Zr) serão realizados assim como estudos com adsorção de CO, FT-IR e XPS. Por fim, estudos de FT-IR, Raman e XAS in situ em condições reacionais estão previstas para que seja possível observar o comportamento dos catalisadores em condições reais de operação. Testes catalíticos em reator de leito fixo serão realizados para correlacionar o desempenho catalítico com as propriedades físico-química dos catalisadores. Estão planejados ainda estudos com resolução espacial utilizando-se um forno capilar para avaliar a variação das propriedades do catalisador ao longo do leito catalítico. Assim, espera-se elucidar como a fase metálica, o suporte e a interface influenciam o comportamento catalítico nessas duas reações, de grande importância para a geração de H2. (AU)