Nanopartículas de cobalto suportadas em grafeno e promovidas com lantânio para produção de combustíveis.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Mignoli, Tamara Ramalho
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Catalisadores; Catálise; Catalysis; Cobalt; Cobalto; Energia; Energy; Engenharia química; Fischer-Tropsch; Grafeno; Graphene; Lantânio; Lanthanum; Tecnologia química; Water-gas shift
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-05112020-135507/

A produção de energia limpa é fundamental para manter o equilíbrio entre crescimento econômico e preservação do ecossistema. Nesse contexto, o uso de combustíveis sintéticos é útil na transição do uso de combustíveis fósseis convencionais na matriz energética mundial. Já o H2 é apontado como a fonte energética do futuro, devido a sua queima limpa. Aprimorar a produção de ambos combustíveis citados é essencial para utilização em larga escala. Para tal, é preciso desenvolver um catalisador que seja ativo e resistente nos processos correlacionados. O grafeno, nanomaterial de carbono, pode ser um suporte vantajoso devido a sua alta área superficial, alta condutividade e resistência térmica. Dessa forma, propôs-se o estudo de um catalisador a base de grafeno, contendo nanopartículas de cobalto, para a síntese de FischerTropsch e reação de deslocamento gás-água para a produção de combustíveis líquidos e hidrogênio, respectivamente. Os efeitos da promoção com La2O3 também foram avaliados. Propôs-se também uma adaptação na síntese de grafeno de modo a obter um suporte íntegro e com poucas folhas, de forma segura. Os materiais foram sintetizados e caracterizados com diferentes técnicas para avaliar suas propriedades texturais, morfológicas e estruturais. O desempenho dos catalisadores foi estudado através de reação superficial com temperatura programada, reações in situ com espectroscopia no infravermelho e testes catalíticos simulando condições de processo em ambas as reações estudadas. A partir das análises, verificou-se que o método de síntese de grafeno proposto foi eficaz na produção de um suporte contendo de uma a duas camadas, com alta área superficial e estrutura preservada. Já os catalisadores, por sua vez, apresentaram atividade aquém da esperada na produção de combustíveis líquidos devido à alteração na interação eletrônica entre CO e cobalto, motivada pela interação Co-grafeno, em desacordo com estudos anteriores. O hidrogênio foi produzido com sucesso, principalmente em altas temperaturas. A promoção com óxido de lantânio mostrou-se eficaz em minimizar a geração de metano e aumentar o rendimento de H2.