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Estudo da superfície de catalisadores de Cu-Ga/ZrO2 para a síntese de metanol

Processo: 18/05799-0
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Data de Início da vigência: 07 de julho de 2018
Data de Término da vigência: 06 de janeiro de 2019
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Reinaldo Giudici
Beneficiário:Francielle Candian Firmino Marcos
Supervisor: Jose Antonio Rodriguez
Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Instituição Anfitriã: Brookhaven National Laboratory, Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:17/08293-8 - Projeto 14: síntese direta de metanol a partir de CO2, BP.PD
Assunto(s):Gálio   Cobre   Catálise heterogênea   Metanol   Catalisadores   Zircônia
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Catalisador | cobre | Gálio | Hidrogenação do CO2 | metanol | zirconia | Catalise heterogênea

Resumo

Na última década, a química do dióxido de carbono tem atraído grande atenção devido ao seu elevado interesse comercial e à sua utilização como substrato para a produção de combustível limpo. A reciclagem de CO2 na forma de metanol pode ser considerada um sistema catalítico de alto interesse da indústria, uma vez que o metanol é uma matéria-prima vital para as indústrias petroquímica e química. Neste sentido, a produção de metanol através da hidrogenação de CO2 é uma das reações promissoras, efetivas e econômicas para a utilização de CO2, e pode ser uma chave para reduzir as emissões atmosféricas, além de ajudar a satisfazer as demandas de energia. O objetivo desta proposta é melhorar a compreensão das interações dos sítios ativos superficiais do catalisador durante o processo da conversão de CO2 em metanol através de catalisadores contendo Cu-Ga/ZrO2 sob condições realistas (temperatura e elevada pressão). Para este trabalho, os catalisadores de Cu-Ga/ZrO2 foram sintetizados através do método de co-precipitação assistida por surfactante usando Pluronic (P-123) como o surfactante. Os catalisadores serão avaliados através de técnicas operando e in situ no Laboratório Nacional de Brookhaven (EUA). Caracterizações em pressão ambiente, como AP-XPS e in situ Espectroscopia de Infravermelho, serão utilizadas para determinar a força de adsorção do CO2 e os principais intermediários da reação. Além disso, as caracterizações operando e in situ tais como: TEM, XRD e Absorção de Raios X utilizando a fonte de luz sincrotron, serão utilizadas para avaliar os efeitos morfológicos, as propriedades eletrônicas e estruturais dos catalisadores sob condições da reação. Assim, esperamos identificar os intermediários ativos mais importantes para a produção de metanol a partir da reação de hidrogenação de CO2 em condições realistas. Mecanismos de reação, bem como os efeitos morfológicos, propriedades eletrônicas e estruturais dos catalisadores com foco em aumentar a sua seletividade e ajuste do nosso sistema catalítico.

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MARCOS, FRANCIELLE C. F.; LIN, LILI; BETANCOURT, LUIS E.; SENANAYAKE, SANJAYA D.; RODRIGUEZ, JOSE A.; ASSAF, JOSE M.; GIUDICI, REINALDO; ASSAF, ELISABETE M.. Insights into the methanol synthesis mechanism via CO2 hydrogenation over Cu-ZnO-ZrO2 catalysts: Effects of surfactant/Cu-Zn-Zr molar ratio. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 41, . (17/08293-8, 14/50279-4, 18/05799-0)
MARCOS, FRANCIELLE C. F.; CAVALCANTI, FABIO M.; PETROLINI, DAVI D.; LIN, LILI; BETANCOURT, LUIS E.; SENANAYAKE, SANJAYA D.; RODRIGUEZ, JOSE A.; ASSAF, JOSE M.; GIUDICI, REINALDO; ASSAF, ELISABETE M.. Effect of operating parameters on H-2/CO2 conversion to methanol over Cu-Zn oxide supported on ZrO2 polymorph catalysts: Characterization and kinetics. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 427, . (19/10980-9, 17/08293-8, 17/11940-5, 14/50279-4, 18/05799-0)