[pt] Esta tese investigou a síntese de metanol via hidrogenação do CO2 empregando dois conjuntos de catalisadores. O primeiro é composto pelos tradicionais catalisadores de Cu/ZnO/Al e o segundo aborda os catalisadores de In2O3 e ZrO2. Com relação ao Cu/ZnO/Al, foram preparados quatro amostras via coprecipitação. Os resultados mostraram que há um teor ótimo (3,8 por cento at.) de Al para a qual se observa uma maior taxa de formação de metanol. Os catalisadores foram caracterizados por fisissorção de N2, titulação com N2O,espectroscopia de absorção atômica, ICP, DRX, XPS, TPD-(CO2,NH3 e H2O), TPSR-CO2/H2, TEM/HRTEM/EDS. Uma correlação entre a taxa de formação de metanol e a quantidade de vacâncias de oxigênio superficiais do catalisador foi observada. Foi verificado que o Al atua como um promotor na geração de vacâncias de oxigênio. Com relação aos sistemas de In2O3, foi realizado um screening e selecionado nove catalisadores. Esses sólidos foram caracterizados pelas seguintes técnicas: DRX, TPD-NH3, TPD-CO2, TPR-H2 e TPSR-CO2/H2. Foi realizado um estudo em dinâmica molecular clássica investigando os efeitos da dopagem do In2O3 e da interação entre o In2O3 e o ZrO2 e relacionando os resultados com a performance dos catalisadores. O melhor desempenho catalítico foi obtido para o inédito catalisador de 0,6Pt-In2O3+6ZnZrO2, sendo esse desempenho associado à presença de vacâncias. Além disso, pelos cálculos teóricos de dinâmica molecular foi verificado que tanto a mistura física quanto a dopagem do In2O3 podem promovem a mobilidade de oxigênio da rede dos óxidos, o que facilita a formação de vacâncias de oxigênio. Sendo assim, os dois conjuntos de catalisadores estudados mostram que as vacâncias de oxigênio têm papel central na formação do metanol a partir da hidrogenação do CO2. As informações geradas neste trabalho contribuirão para o desenvolvimento de catalisadores promissores para a futura exploração industrial da geração de metanol a partir de CO2. / [en] This thesis investigated methanol synthesis via CO2 hydrogenation using two sets of catalysts. The first set consists of the traditional Cu/ZnO/Al catalysts and the second set involves In2O3 and ZrO2 catalysts. Concerning Cu/ZnO/Al, four samples were prepared via coprecipitation. The results showed that there is an optimum Al content (3.8 percent at.) for which a higher methanol formation rate is observed. The catalysts were characterized by N2 physisorption, titration with N2O, atomic absorption spectroscopy, ICP, XRD, XPS (CO2,NH3 and H2O)-TPD, CO2/H2-TPSR, TEM/HRTEM/EDS. A correlation was observed between the rate of methanol formation and the amount of surface oxygen vacancies on the catalyst. It was found that Al acts as a promoter in the generation of oxygen vacancies. Regarding the In2O3 systems, a screening was carried out and nine catalysts were selected. These solids were characterized using the following techniques: XRD, NH3- TPD, CO2-TPD, TPR-H2 and CO2/H2-TPSR. A classical molecular dynamics study was carried out investigating the effects of doping In2O3 and the interaction between In2O3 and ZrO2 and relating the results to the performance of the catalysts. The best catalytic performance was obtained for the new 0,6Pt-In2O3+6ZnZrO2 catalyst, and this performance was associated with the presence of vacancies. In addition, molecular dynamics calculations showed that both the physical mixture and the doping of In2O3 can promote the mobility of oxygen in the oxide lattice, facilitating the formation of oxygen vacancies. Thus, the two sets of catalysts studied show that oxygen vacancies play a central role in the formation of methanol from the hydrogenation of CO2. The information generated in this work will contribute to the development of promising catalysts for the future industrial exploitation of methanol generation from CO2.

[pt] Nos últimos anos, a crescente preocupação com o meio ambiente tem impulsionado o desenvolvimento de processos alternativos e sustentáveis para a obtenção de compostos importantes na indústria química. O isobuteno é um hidrocarboneto, comumente utilizado como intermediário para a síntese de diversos produtos, como polímeros e aditivos de combustíveis. A principal forma de produção desse hidrocarboneto é a partir do craqueamento da nafta, pelo qual é produzido como um coproduto por uma via dependente de fontes fósseis. Para atender à demanda de isobuteno associado a uma produção sustentável, novos estudos têm sugerido a síntese dessa olefina a partir da conversão catalítica de compostos como o etanol, uma matériaprima renovável que pode ser obtida a partir do processamento de diferentes biomassas. Experimentos recentes mostraram que uma mistura física In2O3+ZrO2 apresenta o mesmo desempenho de catalisadores In2O3/ZrO2, sendo ambos promissores para esse tipo de reação química. Assim, o objetivo deste estudo consiste em investigar esta mistura física como catalisador na síntese do isobuteno a partir do etanol. Nesta pesquisa, os catalisadores In2O3, ZrO2 e uma mistura física In2O3+ZrO2 foram avaliados por testes catalíticos em leito fixo e caracterizados pelas técnicas de DRX, XPS, EPR, TPD (CO, CO2, isopropanol, etanol e acetona), Fisissorção de N2, TPR-H2 e espectroscopia de infravermelho com adsorção de piridina. Os resultados revelam que a mistura física apresenta uma atividade catalítica superior ao In2O3 e ao ZrO2 puros, sendo capaz de formar isobuteno com uma seletividade de 36 por cento. O efeito sinérgico desses dois óxidos é verificado, resultando na formação de vacâncias catiônicas e aniônicas no catalisador MF, bem como promovendo as propriedades redox e básicas do sistema. / [en] In recent years, the growing concern with the environment has driven the development of alternative and sustainable processes to obtain important compounds in the chemical industry. Isobutene is a hydrocarbon commonly used as an intermediate for the synthesis of various products such as polymers and fuel additives. The main form of the production of this hydrocarbon is from the cracking of naphtha, by which it is produced as a co-product by a pathway dependent on fossil sources. To meet the demand for isobutene associated with sustainable production, new studies have suggested the synthesis of this olefin from the catalytic conversion of compounds such as ethanol, a renewable raw material that can be obtained from the processing of different biomasses. Recent experiments have shown that an In2O3+ ZrO2 physical mixture (MF) has the same performance as In2O3/ZrO2 catalysts, both of which are promising for this type of chemical reaction. Thus, the aim of this study is to investigate this physical mixture as a catalyst in the synthesis of isobutene from ethanol. In this research, the In2O3, ZrO2 catalysts and an In2O3+ZrO2 physical mixture were evaluated by fixed bed catalytic tests and characterized by the techniques of XRD, XPS, EPR, TPD (CO, CO2, isopropanol, ethanol and acetone), N2 physisorption, TPR-H2 and infrared spectroscopy with pyridine adsorption. The results show that the physical mixture has a catalytic activity superior to pure oxides, In2O3 and ZrO2, being able to form isobutene with a selectivity of 36 percent. The synergistic effect of these two oxides is verified, resulting in the formation of cationic and anionic vacancies in the MF catalyst, as well as promoting the redox and basic properties of the system.