Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-08-29T13:57:57Z No. of bitstreams: 2 Tese - Leandro Lima Carvalho - 2018.pdf: 15924313 bytes, checksum: a771fd37eef28f74a53a69978e8700f3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-29T14:14:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Leandro Lima Carvalho - 2018.pdf: 15924313 bytes, checksum: a771fd37eef28f74a53a69978e8700f3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T14:14:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Leandro Lima Carvalho - 2018.pdf: 15924313 bytes, checksum: a771fd37eef28f74a53a69978e8700f3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The management of the world energy matrix needs to be rethought, and in this context, the energy sector is, over all, the focus of this discussion, and the present, depends more and more on new strategies for energy production. In this way, the advances in the development of technologies about alternative sources of energy generation called Fuel Cells, mainly the electrochemical devices which working with ethanol as fuel (DEFCs). This work, the carbon supported Pt/C; Pd/C; Pt75Pd25/C; Pt75(PdOx)25/C; Pt50Pd50/C e Pt50(PdOx)50/C electrocatalysts with 20wt% of metal on carbon were prepared by fast reduction with sodium borohydride (NaBH4) followed by thermal treatment. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) Transmission electron microscopy (TEM) and High resolution transmission electron microscopy (HRTEM), x-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), cyclic voltammetry (VC) and Chronoamperometry. The EDS spectra showed e, experimental compositions of electrocatalysts are close to nominal, which suggest, high efficiency of the redactor agent BH4(aq) - /OH- (aq) for reducing the ions Pt+4 (H2PtCl6.6H2O) and Pd+2 (PdCl2.6H2O). The XRD analysis indicate the nanoparticle arrangement of the Platinum-Paladium with different content results in crystalline structure on carbon support, and the peaks assigned to Pt75(PdOx)25/C and Pt50(PdOx)50/C were observed indicating oxide formation from metal precursors Pt75Pd25/C e Pt50Pd50/C by thermal treatment method. The micrographs HRTEM showed homogenies particle size distribution on high area Vulcan XC-72 Carbon support. The particle size were determined as the maximum of Gaussian distribution of Pt/C; Pd/C e PtxPdy/C which showed electrochemical activity toward ethanol oxidation reaction in both, acid and alkaline, electrolyte. The exception is Pd in acid media. Moreover, the materials Pt75Pd25/C; Pt75(PdOx)25/C; Pt50Pd50/C e Pt50(PdOx)50/C with high Pd content, showed more better performance for ethanol oxidation reaction in alkaline media, with high anodic current density registered in the cyclic voltammetry and chronoamperometry experiments, in comparison with Pd/C e Pt/C catalysts. / O gerenciamento da matriz energética mundial precisa ser repensado. E, neste contexto, o setor energético é, sobretudo, o núcleo ativo desta discussão, que na atualidade, depende cada vez mais de novas estratégias para produção de energia. Desta forma, destacam-se os avanços no desenvolvimento de tecnologias ligadas às fontes alternativas de energia denominadas de “Células a Combustível”, principalmente os dispositivos eletroquímicos que operam com etanol como combustível (DEFCs). Neste trabalho, os eletrocatalisadores Pt/C; Pd/C; Pt75Pd25/C; Pt75(PdOx)25/C; Pt50Pd50/C e Pt50(PdOx)50/C, com 20% em massa de metal, foram preparados a partir do método de redução rápida por borohidreto de sódio (NaBH4) e de tratamento térmico. Os materiais obtidos foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX); Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM); Espectroscopia de Energia Dispersiva por Raios-x (EDS); Voltametria Cíclica (VC) e Cronoamperometria. Os espectros de EDS mostraram que as composições reais estão relativamente próximas das suas respectivas composições nominais, indicando que, o agente redutor BH4(aq) - /OH- (aq) é eficiente para reduzir tanto íons de Pt+4 (H2PtCl6.6H2O) como de Pd+2 (PdCl2.6H2O). As avaliações por DRX revelaram que a combinação de nanopartículas de “Platina-Paládio” em diferentes composições formaram estruturas cristalográficas no carbono suporte, e que picos difratográficos específicos foram observados para Pt75(PdOx)25/C e Pt50(PdOx)50C, confirmando a formação de óxidos metálicos através dos precursores Pt75Pd25/C e Pt50Pd50/C pelo método de tratamento térmico. As micrografias HRTEM mostraram distribuições de partículas homogêneas sobre o substrato de Carbono Vulcan XC-72 amorfo de alta área superficial, adotado como suporte. Os tamanhos médios das partículas foram tomados como os máximos das distribuições gaussianas. Pt/C; Pd/C e PtxPdy/C apresentaram atividades eletroquímicas para as reações de oxidação do etanol ROEs tanto em eletrólito ácido como básico, com exceção do Pd em meio ácido. E que, as composições Pt75Pd25/C; Pt75(PdOx)25/C; Pt50Pd50/C e Pt50(PdOx)50/C contendo maior teor de Pd, se mostraram mais ativas e promissoras para as ROEs em meio básico, apresentando melhores densidades de correntes anódicas registradas nos resultados voltamétricos e cronoamperométricos, quando comparadas aos materiais catalisadores de Pd/C e Pt/C.

Orientadores: Antonio José Gomez Cobo, César Augusto Moraes de Abreu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freire_EleonoraMariaPereiradeLuna_D.pdf: 2485469 bytes, checksum: 5c15bdbbb73bd51d623eb4811e9d2248 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os catalisadores à base de paládio apresentam particular interesse para o tratamento de gases de exaustão automotiva, notadamente no caso da combustão do etanol. O presente trabalho tem o objetivo de estudar as propriedades físico- químicas de catalisadores Pd - Fe e Pd - Co suportados em alumina modificada pelo óxido de cério. Para tanto, catalisadores modelo foram preparados através do método de impregnação por via úmida, empregando-se sais precursores à base de nitrato dos metais, e os suportes Al2O3, CeO2 e CeO2/Al2O3. Os catalisadores obtidos tiveram seus teores metálicos determinados por meio de espectrofotometria de absorção atômica, tendo sido caracterizados através de adsorção de nitrogênio (método B.E.T), espectroscopia no infravermelho, difração de raio-X, redução à temperatura programada. Os sistemas preparados foram avaliados pela reação catalítica de oxidação do etanol em fase gasosa em um microreator tubular de leito fixo, operando a pressão atmosférica e a temperatura de 3500 C. Os catalisadores preparados apresentam frações mássicas em torno de 2 % para o Pd, e de 1% para os aditivos Fe ou Co. A adição de Pd, Pd-Fe e Pd-Co aos suportes Al2O3 e CeO2/Al2O3 não levou a modificações, nos volumes dos poros e nas áreas superficiais específicas. Esses resultados mostram que a adição dos metais pouco influenciam nas características texturais. Enquanto para os bimetálicos suportados em céria, há a hipótese da existência de microporos apesar de ter ocorrido diminuições relativas das áreas superficiais específicas os volumes dos poros permanecem constantes. Na reação de oxidação do etanol, os resultados das análises cromatográficas levam a concluir que a introdução dos aditivos cobalto e ferro ao paládio provoca redução de eficiência na conversão do etanol para os sistemas CeO2 e CeO2/Al2O3. A adição do cobalto ao paládio na alumina aumenta a conversão e apresenta alto rendimento para a oxidação do etanol e o catalisador paládio suportado em céria apresenta conversão menor do que o Pd-Co sobre alumina porém rendimentos semelhantes / Abstract: Palladium based catalysts have been, applied at the treatment of the automotive gas exhaustion, particularly in the case of ethanol combustion. In this context, the actual work has the aim to study the physical and chemical properties of the Pd, Pd-Fe and Pd-Co catalysts supported in alumina, ceria and alumina modified by the cerium oxide. The wet impregnation method was used to develop the model catalysts. Precursor salts metal nitrates as well as the supports Al2O3, CeO2 and CeO2/Al2O3, were used for this purpose. The catalysts were characterised by the methods of BET-N2, infrared spectroscopy (I.R), X- ray diffraction (XRD) and reduction at programmed temperature (TPR). The contents of the metal impregnated in the catalysts was quantified by atomic absorption spectrophotometry (A.A.S.). A fixed-bed tubular microreactor was used to evaluate the performance of the catalysts in the oxidation of ethanol in gas phase, at the atmospheric pressure and temperature of 350o C. The mass fractions observed for the palladium catalysts and those that had Fe and Co as additive, were around 2% and 1%, respectively. The addition of the Pd, Pd-Fe and Pd-Co to the alumina support and alumina modified by cerium oxide does not prove modification into they capacity of the porous and surface areas. This results prove that the addition of metals has no power to the textural characteristics. Whereas the supported bimetallic system in ceria has the theory of the existence of micropores despite of a relative decrease of specific surface areas, the capacity of porous remains stable. The ethanol oxidation reaction, and the results of the cromatographicas analysis conclude that the introduction of cobalt and iron into the palladium decreases the efficacy of ethanol conversion into the CeO2 and CeO2/Al2O3 systems. The addition of cobalt into the palladium in alumina increases the conversion and introduces high performance for the ethanol oxidation and the palladium catalyst supported by cerium shows minor , conversion than to the cobalt-palladium upom alumina, but with the same results / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: João Alexandre F. da Rocha Pereira, Cesar Augusto M. de Abreu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T21:49:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sales_FernandoGazelli_D.pdf: 3615056 bytes, checksum: 37a35bf7a6015215ae5ab7c8f1aa4bb5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Os materiais lignocelulósicos, representando a maior reserva natural renovável da natureza, encontram-se armazenados nas plantas sob a forma de celulose, hemicelulose, lignina e extrativos, com a lignina correspondendo cerca de 30% deste total. As rotas de beneficiamento da lignina, com destaque para os processos oxidativos, visando a produção de vanilina, principalmente, utilizam na grande maioria processos bifásicos, alguns utilizando catalisadores solúveis na fase líquida, operando no entanto, com baixos rendimentos. No presente trabalho desenvolveu-se um processo de oxidação úmida catalítica (CWAO) da lignina para a produção seletiva de aldeídos aromáticos, com ênfase na vanilina, siringaldeído e p-hidroxibenzaldeído, aplicando um catalisador de paládio suportado em y-alumina. Prevendo-se a avaliação do processo catalítico foram conduzidas experiências em reator auto clave mecanicamente agitado, operando em batelada alimentada com relação à fase gasosa. Operou-se entre 373K e 413K, a uma pressão total de 20bar, representando uma pressão parcial de oxigênio entre 2bar e 10bar. A lignina com concentração de 60gIL foi solubilizada em meio alcalino de NaOH 2N. Utilizou-se um catalisador de Pd (2,85%pp.), em y-alumina, com granulometria entre 90_m e 200_m, aplicando-se concentrações de 3%pp. a 5%pp. em relação ao volume reacional. As reações de degradação da lignina e de formação de aldeídos aromáticos foram descritas por um modelo cinético quantificado por um sistema de reações complexas do tipo série-paralelo, com etapas de pseudo-primeira ordem. A presença do catalisador resultou em níveis de rendimento e seletividade em aldeídos, muito superiores quando comparados com o processo não catalítico, representando uma redução de cerca de 50% na energia de ativação para a degradação da lignina. Os níveis de conversão da lignina em aldeídos foram de 6% a 393K, 12% a 393K e 18% a 423K, para uma pressão parcial de oxigênio de 5bar e carga de catalisador de 4%pp. Com a finalidade de produzir aldeídos aromáticos em regime contínuo, um reator de leito fluidizado trifásico contínuo foi projetado e construído, em escala mini-piloto. O sistema foi avaliado hidrodinamicamente, em testes pré-operacionais, através de análise experimental utilizada aplicou a distribuição dos tempos de residência (DTR) na fase gasosa, utilizando o gás metano como traçador. A estimação dos dois parâmetros recorreu à confrontação das previsões obtidas via função de transferência do sistema, com os resultados provenientes dos experimentos dinâmicos, adotando-se como critério a minimização de uma função objetivo através de uma subrotina de busca seqüencial. Os resultados obtidos, de 2,2% a 9,3% para a retenção gasosa, e 38,0 a 54,4 para o número de Peclet da fase gasosa, estão compatíveis com os valores publicados na literatura para reatores de dimensões semelhantes operando nas mesmas condições. A produção de aldeídos aromáticos em regime contínuo, no reator de leito fluidizado trifásico, utilizou como agente oxidante o ar atmosférico a uma pressão de 4 bar. As influências dos parâmetros operacionais foram avaliadas dentro das ITonteiras práticas de operação, isto é, vazões da fase líquida de 5,OL/h e 10LIh, temperaturas de 393K e 413K. A vazão da fase gasosa foi fixada em 1000 NL/h com uma carga de catalisador de 4%pp e granulometria de 400llm - 5001lID. A lignina foi dissolvida em uma solução alcalina de hidróxido de sódio 2N a uma concentração de 30g/L. O melhor rendimento em aldeídos aromáticos foi de 12% em relação a concentração inicial de lignina, com o reator operando a 393K e vazão da fase líquida de 5L/h / Abstract: The lignocellulosic material, representing the largest natural renewable resource, occurring in the plants under the cellulose form, hemicellulose, lignin and extractive, with the lignina corresponding about 30% of this total one. The routes of lignin chemical processing, with prominence for the oxidations processes, with the objective of vanilin production, use in the great majority two-phase processes, some using soluble catalysts in the liquid phase, operating however, with low efficiency. In the present work a process of catalytic wet air oxidation (CW AO) was developed with the objective of selective production of aromatic aldehydes, with emphasis in the vanilina, siringaldeído and p-hidroxibenzaldeído, ITom lignin, applying a palladium catalyst supported in y-alumina. Intending the evaluation of the catalytic process, experiences were carried out in a mechanically stirred high pressure autoclave reactor, in semi-batch way, in relation to the gaseous phase. It was operated in temperatures ITom 373K to 413K, at a total pressure of 20bar, representing a partia! pressure of oxygen ITom 2bar to 10bar. The lignin concentration of60gIL was in an aIkaline medium ofNaOH 2N. A palladium catalyst was used (2,85%pp.), in y-alumina, with granulometry ITom 90mm to 200mm, being applied concentrations ITom 3%pp. to 5%pp. in relation to the reactional volume. The reactions of lignin degradation and aromatic aldehydes production were described by a kinetics model quantified by a system of complex reactions of the series-parallel type, with stages of pseudo-first order. The presence of the catalyst resulted in high levels of seletivities in aldehydes, further than as compared with the non-catalytic process, representing a reduction about 50% in the activation energy for the lignin degradation. The levels of conversion ofthe lignin in aldehydes were of6% at 393K, 12% at 393K and 18% at 423K, for a partial pressure of oxygen of 5bar and catalyst loading of 4%pp. With the purpose of producing aromatic aldehydes in continuous regime way, a three-phase fluidized bed reactor was designed and built, in mini-pilot scale. The system was evaluated hydrodynamically, in pre-operational tests, through applying dynamic analysis for the gaseous phase. The hydrodynamic analysis of the system was accomplished through the values of the gaseous retention (8G) and of the ofaxial Peclet number (PeG). The experimental technique applied the residence time distribution (RTD) in the gaseous phase, using the methane gas as tracer. The estimation ofthe two parameters felI back upon the conftontation ofthe prevision obtained through transfer function ofthe system, with the results uom the dynamic experiments, being adopted as approach the minimization of a objective function through a subroutine of sequencial search. The obtained results, uom 2,2% to 9,3% for the gaseous retention, and 38,0 to 54,4 for the number of Peclet of the gaseous phase, are compatible with the values published in the literature for reactors operating in the same conditions. The aromatic aldehydes production in a continuous three-phase fluidized bed reactor, used as oxidizing agent the atmospheric air in apressure of 4 bar. The influences of the operational parameters were evaluated in the practical ranges of operation, that is, liquid phase flow rate of 5,OL/h and lOL_ temperatures of 393K and 413K. The gaseous phase flow rate was 1000 NL/h with a catalyst loading of 3%pp and granulometry of 400 j.1m 500j.1m The lignin was in an aIkaline medium of NaOH 2N, in a concentration of 30g/L. The best yield in aromatic aldehydes reached 12% in relation to lignin initial concentration, as the reactor was operating at 393K and liquid flow rate of5LIh / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química