Catalisadores mesoporosos de Ni/ZnO/Al2O3 derivados de hidróxidos duplos lamelares (HDL) modificados com Y2O3 para produção de hidrogênio

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Gonçalves, Rosembergue Gabriel Lima
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Hidrotalcita; Reforma a vapor; Hidrogênio; Etanol
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/194125

A crescente demanda por fontes renováveis de energia limpa, capazes de substituir combustíveis à base de petróleo, vem estimulando a produção de hidrogênio (H2), principalmente quando gerado a partir da biomassa, como o etanol. No entanto, o desenvolvimento de catalisadores capazes de manter alta seletividade para o H2 na reação de reforma a vapor do etanol (ESR) é um desafio. Nesse contexto, os hidróxidos duplos lamelares (HDL) têm recebido muita atenção nas últimas décadas, devido a vantagens como conciliar diferentes metais para produção de catalisadores multifuncionais, nos quais cada componente desempenhe papel fundamental, como de suporte, promotor e catalisador. Neste trabalho catalisadores derivados de HDL NixAl, NixZnyAl (x = 0,5; 0,4; 0,3; 0,2 0,1; 0,0 e y = 0,0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4) e Ni0,3Zn0,2Al modificados com óxido de polietileno (PEO) e Y3+ foram sintetizados. Os catalisadores foram caracterizados por um conjunto de técnicas, como difração de raios X (DRX), isotermas de adsorção/dessorção de N2 e espectroscopia de absorção de raios X (Quick-XAS). Os resultados de caracterização mostraram que todos materiais apresentam estrutura mesoporosa e que a quantidade de níquel utilizada foi decisiva para controlar o tamanho de poros e a cristalinidade dos HDL. Os resultados de Quick-XAS mostraram que a calcinação dos HDL NixAl e NixZnyAl a 450 °C promoveu a formação das espécies de NiO e NiAl2O4, que se reduziram à Ni0 durante a etapa de ativação. A avaliação da atividade catalítica dos catalisadores NixAl e NixZnyAl mostrou que os amostras Ni0,3Zn0,2Al, Ni0,4Zn0,1Al e Ni0,3Al foram as mais estáveis e as que produziram maior quantidade de H2. Além disso, os resultados de reação de ESR, mostraram que a presença de Zn é importante no aumento da produção de H2, esses resultados foram explicados pelas transformadas de Fourier (FT) dos espectros EXAFS, que indicaram uma diminuição do tamanho das partículas de Ni0 para os catalisadores com Zn. Os resultados de Quick-EXAFS das amostras Ni0,3Zn0,2Al PEO, Ni0,3Zn0,2AlY PEO, Ni0,3Zn0,2Al e Ni0,3Zn0,2AlY, revelaram pelos sinais das FT dos espectros após o processo de ativação, que a amostra Ni0,3Zn0,2Al possui o menor tamanho das partículas de Ni0, o que justifica a menor produção de H2 para os catalisadores modificados com PEO e Y3+. Adicionalmente, o estudo da regeneração oxidativa (queima de coque) dos catalisadores desativados, demonstrou ser um método promissor e barato para regenerar o catalisador de ESR, pois promoveu a recuperação da atividade catalítica e, em alguns casos, aumentou produção de H2.