Catalisadores de rênio multivalentes aplicados a hidrogenação de CO2 em condições supercríticas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Machado, Felipe
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Carbon dioxide; Catálise heterogênea; Dióxido de carbono; Fluido supercrítico; Heterogeneous catalysis; Hidrogenação; Hydrogenation; Rênio; Rhenium; Supercritical fluid
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-22112023-154133/

Catalisadores heterogêneos de rênio suportados em diversos óxidos, particularmente TiO2, têm se mostrado eficazes na promoção da conversão do dióxido de carbono em metanol por meio do processo de hidrogenação. Eles vêm demonstrando uma notável seletividade para a produção de metanol em uma ampla gama de condições reacionais, abrangendo baixas e altas pressões. No entanto, apesar do sucesso desses catalisadores, ainda há pouca compreensão sobre o papel que eles desempenham na ativação do CO2. No presente estudo, pretendeu-se investigar as mudanças nas propriedades físico-químicas e no desempenho catalítico do ReOx/TiO2 sintetizado por diferentes precursores de rênio (VII), NH4ReO4 e Re2O7. Para isso, catalisadores com diferentes proporções mássicas, variando entre 4 e 14 wt. % Re., foram sintetizados empregando o método de impregnação úmida. Posteriormente, estes foram submetidos a uma série de técnicas de caracterização, incluindo Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raios-X (DRX), Redução a Temperatura Programada (TPR), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS), Espectroscopia Raman, dentre outras. As análises revelaram diferentes composições de superfície, áreas superficiais, disponibilidade de sítios Re = O terminais e padrões de redutibilidade entre os dois tipos de catalisadores, que pode sugerir uma heterogeneidade na dinâmica de formação dos nanoclusters/nanopartículas na superfície do suporte TiO2. Os ensaios catalíticos evidenciaram discrepâncias substanciais em relação à conversão de CO2 e a seletividade para os produtos CO, CH4 e CH3OH entre os dois tipos de catalisadores, sob uma variedade de condições reacionais. Por fim, os catalisadores que utilizaram NH4ReO4 como precursor apresentaram maior propensão a geração de metanol a alta pressão e reagentes em condição estequiométrica, independentemente da temperatura. Enquanto isso, os catalisadores à base de Re2O7 demonstraram-se mais seletivos a metanol a 200 ºC e razões H2:CO2 entre 1 e 3, independentemente da pressão total.