Atividade catalítica na reação de reforma do metano com CO 2 de óxidos nanoestruturados Ni-Mg-Al obtidos a partir de hidrotalcitas Ni-Mg-Al preparadas pelo método sol-gel

October 14, 2017 | Autor: Chrystian Gregório | Categoria: Nanostructures, Sol-Gel Method
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Atividade catalítica na reação de reforma do metano com CO 2 de óxidos nanoestruturados Ni-Mg-Al obtidos a partir de hidrotalcitas Ni-Mg-Al preparadas pelo método sol-gel Alberth R. González1* e Jose M. Assaf 1 1

Laboratório de Catalise, Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de São Carlos, Via Washington Luiz, Km 235, CEP 13565-905, São Carlos, SP, Brasil. *[email protected] Resumo-Abstract

RESUMO - A reação de reforma do metano oferece importantes vantagens pela formação de uma mistura H 2 +CO útil para as sínteses de Fischer-Tropsch e de DME. Neste trabalho, propõe-se o estudo da aplicação de catalisadores óxidos mistos nanoestruturados de Ni-Mg-Al com 19% e 15% de níquel, obtidos a partir de hidrotalcitas estáveis, preparadas pelos métodos sol-gel, na reação de reforma do metano com CO 2 . Partículas dispersas de níquel na estrutura de Mg-Al foram obtidas após ativação, mostrando alta atividade catalítica e controle na deposição de coque durante a decomposição de CH 4 e CO 2 . Os resultados de DRX, BET, TPR, TEM, TPO e os testes catalíticos sugerem que o crescimento das partículas de níquel depende das condições de preparação, incorporação e ativação dos óxidos mistos. Palavras-chave: hidrotalcitas, método sol-gel, nanoestruturas, reforma de biogás. ABSTRACT - The methane reforming with carbon dioxide offers important advantages for the formation of a mixture of H 2 and CO useful for Fischer-Tropsch and DME syntheses. In this paper, we propose the study of nanostructured mixed oxides with 19% and 15% of nickel, obtained from stable Ni-Mg-Al hydrotalcites prepared by the sol-gel method and applied in the methane dry reforming. Nickel particles dispersed in the structure of Mg-Al catalysts were obtained after activation, showing high catalytic activity and control in the deposition of coke during the decomposition of CH 4 and CO 2 . The XRD, BET, TPR, TEM, TPO results and the catalytic tests suggest that growth of nickel particles depends on the conditions of preparation, incorporation and activation of mixed oxide. Keywords: hydrotalcites, sol-gel method, nanostructures, biogás reforming. Introdução O aproveitamento das fontes de gás natural e do biogás, que contêm altas concentrações de CH 4 e CO 2 , junto com as atuais metas de redução das emissões de gases que contribuem para o aquecimento global e efeito estufa, incentiva estudos para a procura de novas possibilidades de aproveitamento destas emissões, tais como a produção de gás de síntese, num contexto de auto-sustentabilidade (Cortright et al 2002). A reforma do metano com CO 2 produz gás de síntese (H 2 +CO) com baixa razão H 2 /CO e isto tem um impacto positivo sobre o setor industrial, já que este pode ser útil para produção de metanol, dimetil éter (DME), ácido acético e outros compostos líquidos, além da redução de emissões. No entanto, o método convencional de reforma utilizando catalisadores de níquel, mostra desvantagens tais como as altas temperaturas de reação, que causam custos elevados de construção e manutenção dos equipamentos e a fácil

desativação do catalisador pela formação de coque e sinterização das partículas de níquel (Wang et AL, 2005). As hidrotalcitas ou hidróxido duplo lamelares (LDHs) são estruturas lamelares de brucita Mg(OH) 2 formadas pela troca iônica e substituição parcial de metais divalentes (M+2) por metais trivalentes (M+3) e representadas pela equação geral [M+ 2 (1-x) M+ 3 x(OH) 2 ] Na - x/n m H 2 O. Entre as lamelas, elas contêm os anions de compensação que mantêm a carga elétrica compensada com as moléculas da água (Oyama et al, 2004), formando camadas neutras infinitas, que são mantidas empilhadas através de ligações de hidrogênio (Conceição et al, 2007). A calcinação destes materiais resulta na formação de óxidos mistos não estequiométricos com propriedades interessantes, tais como alta área superficial, estruturas mesoporosas e presença de sítios ativos ácidos e básicos. A aplicação de hidrotalcitas em processos de reforma de metano tem sido estudada por vários autores (A.

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