Avaliação de catalisadores de nanoespumas de Niquel com teor de Prata produzidos por deposição por laser pulsado na reforma seca do metano

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Costa, Kevin Moulin da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Reforma seca do metano; Nanoespuma de Níquel; Teor de Prata e Hidrogênio; Engenharia Química; Nanoestrutura; Hidrogênio; Methane Dry Reforming; Nickel Nanofoam; Silver Loading and Hydrogen
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/21419

Este estudo avaliou o uso de nanoespumas de níquel produzidas por deposição por laser pulsado (PLD) misturada fisicamente com α-Al2O3 (10% p/p) para a reação de reforma seca, uma das possíveis reações para formação do gás de síntese a partir de hidrocarbonetos e dióxido de carbono, e compará-las com o método tradicional de preparo, impregnação seca. O PLD é uma técnica de deposição de vapor física na qual é possível a produção de diferentes tipos de nanoestruturas, de diferentes materiais e com o tamanho controlável. Além das nanoespumas, o estudo avaliou o efeito do teor de prata nos catalisadores, avaliando o método tradicional de preparo, utilizando soluções de Ni(NO3)2.6H2O e AgNO3 para co-impregnar níquel e prata, e pelo método de preparação de nanoespumas, com a prata depositada na superfície da nanoespuma de níquel, utilizando alvos de níquel e prata metálicos dentro da câmara do PLD. Foram preparados catalisadores de 10%Ni (p/p) com teores de prata iguais a 0,2% e 0,4% (p/p). Portanto, catalisadores 10%Ni/α-Al2O3, 0,2%Ag10%Ni/α-Al2O3, 0,4%Ag10%Ni/α-Al2O3, (n)10%Ni/α-Al2O3, (n)0,2%Ag10%Ni/α-Al2O3 e (n)0,4%Ag10%Ni/α-Al2O3 (“(n)” designa catalisadores de nanoespumas). As seguintes técnicas de caracterização foram utilizadas antes dos testes reacionais: Espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDX), difração de raios-X (DRX), redução à temperatura programada (TPR), análise termogravimétrica (TG), fisissorção de nitrogênio, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os catalisadores foram avaliados na reforma seca do metano e, depois disso, analisados por espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliação das espécies carbonáceas depositadas. Os catalisadores impregnados obtiveram percentuais mássicos de prata e níquel (verificados por MEV) próximos aos nominais, ao contrário dos catalisadores de nanoespumas, que obtiveram percentuais abaixo dos nominais como consequência de uma consideração erronia na etapa de preparação. Todos os catalisadores, após a passivação, apresentaram características de NiO (verificada por XPS). Após a análise de uma camada interna (etching), os catalisadores apresentaram características predominantes de Ni0 e minoritariamente de NiO. Isso revelou que a passivação não foi eficiente. Para os catalisadores impregnados, o uso de pequenas quantidades de prata juntamente com o níquel na reação de reforma seca diminui a formação de espécies carbonáceas (verificado por espectroscopia Raman e MEV), aumentando a vida útil do catalisador. Apesar disso, a adição desses metais afeta negativamente a atividade dos catalisadores. Os catalisadores de nanoespumas apresentaram, antes da redução, propriedades características de um catalisador com elevada atividade, tais como elevada área metálica (verificada por fisissorção de nitrogênio) e tamanho de partícula diminuto (constatada pelo DRX). As nanoespumas também apresentaram elevada estabilidade termina (verificada pelo TG). No entanto, após a redução, houve sinterização das partículas (verificado por MEV) devido a elevada temperatura de redução, o que levou a perda dessas propriedades atrativas e baixa atividade na reforma seca. Em razão da sinterização das partículas, o teor de prata não afetou a atividade nos catalisadores de nanoespumas.