Relação entre tamanho, composição e estrutura de nanopartículas de Co-Ni e sua influência sobre as propriedades catalíticas na reforma a vapor do etanol

Resumo

Neste projeto propomos os estudos para desenvolvimento de catalisadores a base de Ni e Co, "reais" e "modelo" para reforma a vapor do etanol (RVE), bem como o desenvolvimento de métodos de caracterização in situ. Os efeitos da variação da composição Co/Ni e carga de metal em sistemas bimetálicos serão avaliados visando o controle do acúmulo de carbono e minimização da formação de metano durante a reação de reforma. Os catalisadores serão preparados por diferentes técnicas que visem obter diferentes tamanhos de partícula. Tem-se observado que estes parâmetros (tamanho de partícula e composição metálica) influenciam tanto a formação de metano (indesejável do ponto de vista de rendimento de H2) quanto no acúmulo de carbono. Observa-se a formação de um espinélio M+2(M+3)2O4 em catalisadores bimetálicos Co-Ni e este óxido misto quando reduzido pode formar uma liga Co-Ni, conforme sugerem os dados da literatura. A formação de liga influencia a deposição de carbono sobre a superfície do catalisador durante a RVE, o que pode ser atribuído à mudança das propriedades eletrônicas com a adição de Co ao Ni, devido ao deslocamento do centro da banda d dos metais com relação ao nível de Fermi. Espécies de óxido (MO) na superfície das nanopartículas dos metais (M0) podem ser formadas quando sob a atmosfera de RVE. As propriedades de oxi-redução e densidade das espécies de óxidos na superfície do catalisador devem depender do tamanho das partículas e de suas propriedades eletrônicas na superfície do metal. Estas espécies de óxidos devem auxiliar na oxidação do carbono formado durante a RVE sobre a superfície de metais, a qual seria representada pelas reações M0+ H2O” MO + H2 e C-M0 + MO” CO + 2M0. Espera-se assim que o estudo de como os pontos chave citados afetam as propriedades catalíticas levará ao entendimento da reação e consequentemente a catalisadores estáveis para reforma a vapor do etanol.