Avaliação catalítica do catalisador Co/SBA-15 promovido pelo óxido de cério na reação de Fischer-Tropsch.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: COSTA, Franciele Oliveira.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Catalisadores de cobalto; Cobalt catalysts; Catalizadores de cobalto; Óxido cério; Cerium oxide; SBA-15; Fischer-Tropsch; Difração de raios x; X-ray diffraction; Difracción de rayos X
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12683

A proposta desse trabalho é avaliar o efeito dos catalisadores de Co/SBA-15 promovidos pelo óxido de cério, na obtenção de combustíveis líquidos a partir da síntese de Fischer-Tropsch (SFT). Para este fim, preparou-se amostras de CeO2/SBA-15 mediante diferentes métodos de impregnação. Em seguida, avaliou-se amostras de CeO2/SBA-15 preparadas por dispersão física em diferentes condições de calcinação. Posteriormente, preparou-se os catalisadores de cobalto promovidos pelo óxido de cério 20Co/x CeO2/SBA-15 (em que x= 1, 2,5, 5, 10 e 20%), e, um catalisador de cobalto sem promotor 20Co/SBA-15. A peneira molecular SBA-15 foi caracterizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e fisissorção de N2. Os catalisadores foram caracterizados mediante difração de raios X, fisissorção de N2, redução à temperatura programada, espectroscopia ótica de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) e quimissorção de H2. A SFT foi realizada em reator de leito fixo e teve duração de 16 horas, sob as seguintes condições: P = 2MPa; T = 220 ºC e H2/CO = 2. Os difratogramas da SBA-15 confirmaram a obtenção da estrutura hexagonal bem organizada desta peneira. As micrografias de MET exibiram a simetria hexagonal bem ordenada dos poros da SBA-15A. A SBA-15A apresentou área de BET de 614 m2.g-1, volume de poros de 2,5 cm3.g-1 e distribuição de poros uniforme com predominância de poros em torno de 11 nm. A SBA-15B apresentou área de BET de 598 m2.g-1, volume de poros de 1,1 cm3.g-1 e distribuição de poros uniforme com predominância de poros em torno de 8 nm. Definiu-se a técnica de dispersão física como a mais adequada para preparar o CeO2 suportado na SBA-15, visto que a amostra 10CeO2/SBA-15_DF apresentou menor tamanho de cristalito (5nm) e percentual de CeO2 igual a 10%. A calcinação a T = 350 ºC, 5 horas, 1 ºC/min, sob fluxo de ar, 1000 mL/min.gcat apresentou o melhor resultado por não apresentar traços de nitrato na amostra 20CeO2/SBA-15_C2. O catalisador 20Co/SBA-15 exibiu o espinelio de óxido de cobalto (Co3O4) como a única fase cristalina, enquanto os difratogramas dos catalisadores de cobalto promovidos pelo óxido de cério (CeO2) indicaram a presença de óxido de cobalto nas formas de espinelio (Co3O4) e óxidos de cério com estruturas cúbicas de faces centradas do tipo fluorita (CeO2) em todos os catalisadores. Houve uma diminuição na área de BET após a incorporação dos óxidos de cério e cobalto em relação à SBA-15, sendo este comportamento mais pronunciado para o catalisador 20Co/20CeO2/SBA-15, onde ocorreu uma diminuição de 614 m2.g-1 para 300 m2.g-1. Verificou-se que a redução superficial do óxido de cério (CeO2 → CeO2−x) promoveu o deslocamento dos picos referentes a redução do Co3O4  CoO, para menores temperaturas à medida que o teor de CeO2 aumentou nos catalisadores. Observou-se uma distribuição heterogênea no suporte da fase metálica do cobalto (Co0) para o catalisador 20Co/SBA-15 e, das fases de CeO2 e Co0 para o catalisador 20Co/5CeO2/SBA-15. Verificou-se partículas de cobalto metálico (diâmetro médio 8,4 nm) bem distribuídas sobre o suporte SBA-15 e algumas regiões de aglomerados no catalisador 20Co/SBA-15. Os resultados obtidos na SFT, mostraram que o catalisador 20Co/2,5CeO2/SBA-15 apresentou melhor conversão de CO em relação aos demais catalisadores (53%), enquanto que os que os catalisadores 20Co/10CeO2/SBA-15 e 20Co/20CeO2/SBA-15 desativaram mais rapidamente, além de apresentarem menor conversão de CO (45 e 36%, respectivamente). O TOF e a CTY diminuíram a medida que o teor de óxido de cério aumentou nos catalisadores. Verificou-se que o óxido de cério como promotor de catalisadores Co/SBA-15 resulta em novos catalisadores mais ativos e mais seletivos as frações de diesel e gasolina.