Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244734.pdf: 1536486 bytes, checksum: b3a63d6044c84b0789eace60d7ae65b4 (MD5) / Neste projeto, foi estudada a influência do método de obtenção nas propriedades catalíticas das amostras a base de SnO2 e MgO usadas como catalisadores na reação de condensação entre o metanol e a acetona. As amostras foram caracterizadas por meios de área superficial específica (BET), adsorção química de CO2 - determinação de sítios básico, difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de fotoemissão de raios-X (XPS) e espectroscopia Raman. As partículas ultrafinas de dióxido de estanho, puras e dopadas com as terras raras Ce, Y e La, respectivamente, foram preparadas empregando-se diferentes métodos: o método químico dos precursores poliméricos e o método físico de mistura mecânica de óxidos. As amostras de MgO (puras) foram submetidas ao processo de amorfização, em moinho mecânico de alta energia. As diferentes fases cristalinas presentes e a formação de uma camada de segregação após o tratamento térmico em elevadas temperaturas (para as amostras de SnO2 dopadas, obtidas pelo método dos precursores poliméricos) levaram a formação de materiais com propriedades catalíticas interessantes, principalmente na obtenção com elevada seletividade do composto , insaturado, metil vinil cetona, a partir da reação de condensação. Os resultados mostram que a dopagem, a segregação e o tamanho de partícula afetam diretamente o comportamento catalítico (atividade e seletividade) da amostra a base de óxido de estanho. Para as amostras obtidas pelo método físico de mistura mecânica de óxidos, nenhuma camada de segregação devido ao tratamento térmico imposto foi observada, sugerindo que os dopantes não estejam distribuídos de forma homogênea pela matriz SnO2, acarretando num comportamento catalítico diferente do apresentado pelos materiais análogos obtidos pelo método químico dos precursores poliméricos, frente a reação de condensação. Os resultados obtidos para as amostras de MgO, confirmam a habilidade do processo de amorfização em moinho mecânico de alta energia de modificar as propriedades catalíticas básicas e/ou a força dos sítios básicos presentes na superfície do catalisador frente aos resultados de conversão e seletividade, na reação de condensação, apresentados por estes materiais em função do processo de amorfização. A avaliação da influência de parâmetros reacionais diversos nos permitiu selecionar como a condição mais adequada para a obtenção da metil vinil cetona com alta seletividade (~65%), uma relação molar metanol:acetona igual a 2:1, temperatura reacional de 300 C e fluxo reacional de 60cm3/min; resultados melhores proporcionados pelas amostras a base de SnO2 obtidas pelo método químico dos precursores poliméricos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-10Bitstream added on 2014-06-13T20:46:06Z : No. of bitstreams: 1 sequinel_r_dr_araiq.pdf: 1034994 bytes, checksum: 847488302a85eccd70a146df5b912453 (MD5) / A glicerina bruta emergente da cadeia de produção de biodiesel contém alguns produtos intermediários da reação, resíduos de catalisador, água, metanol e vem se tornando o novo desafio do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel – PNPB. Neste trabalho foi realizada a caracterização completa de amostras de glicerina bruta, glicerina loira e glicerina bidestilada. Os parâmetros analisados foram aspecto, pH, teor de água, teor de metanol, teor de matéria orgânica não glicerol (MONG), teor de glicerol, além da realização de ensaio qualitativo para presença de elementos metálicos e não metálicos. De acordo com os resultados obtidos, as características físico químicas variaram muito de uma amostra para outra. Esta diferença foi principalmente observada em decorrência de processos de transesterificação problemáticos ou mesmo devido aos tratamentos de purificação a que são submetidas as amostras de glicerina. Enquanto uma amostra de glicerina loira contém em torno de 80% de glicerol, em uma amostra de glicerina bruta este valor pode ficar abaixo de 50%. Os resultados mostraram também ser possível a obtenção de glicerol com alto grau de pureza, acima de 97%, a partir de amostras de glicerina bruta. O grau de purificação vai depender da aplicação a que estas se destinam, entretanto, a utilização de processos de tratamento incompletos ou inadequados compromete a qualidade do produto. Deste modo, a determinação de todos os parâmetros citados neste trabalho é de suma importância para fornecer dados que possam ser úteis no estabelecimento de padrões de qualidade para a glicerina. No que diz respeito ao teor de metanol, como não foi encontrado um método oficial na literatura, foi validado um novo procedimento analítico para determinação deste parâmetro, utilizando a técnica de CG-HS. As condições cromatográficas utilizadas foram injetor... / The crude glycerin emerging from the biodiesel production process contains some intermediate products from reaction, residue of catalyst, moisture, methanol and for this reason is becoming the new challenge of the National Program of Production and Use of Biodiesel – PNPB. In this thesis it was performed a complete characterization of crude glycerin samples, blond glycerin samples and bi-distilled glycerin samples. All parameters analyzed were aspect, pH, water content, methanol content, material organic non-glycerol, glycerol content, as well as the qualitative determination of some metallic and non-metallic elements that may be present. According to the results obtained there was a great variation among the physic-chemical characteristics from the samples. This difference was mostly due to problematic transesterification process or due to some purification treatment which glycerin samples were submitted. While the glycerol content is around to 80% for a blond glycerin sample, this value may be bellow to 50% for crude glycerin samples. The results also showed it is possible to obtain glycerol of high purity grade, above to 97%, from crude glycerin samples. The desired purity grade depends on the future destination of the glycerin, however, the application of incomplete or inadequate treatment may compromise the quality of the product. Therefore, the determination of all physic-chemical parameters listed in this document becomes an important step to provide enough information to establish a quality standard for glycerin. Regarding the methanol content, since it was not found in literature an official method, it was developed and validated a new test procedure for this determination using GC-HS. The chromatographic conditions were PTV and FID temperatures at 300 °C. The oven temperature program was an initial hold at 50 °C for 3 min, followed... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: José Eduardo de Oliveira / Coorientador: Leonardo Pezza / Banca: Sandra Imaculada Mantiguer / Banca: José Fernando Machado Menten / Banca: Fabio da Silva Vinhado / Banca: Paulo Roberto de Oliveira / Resumo: A glicerina bruta emergente da cadeia de produção de biodiesel contém alguns produtos intermediários da reação, resíduos de catalisador, água, metanol e vem se tornando o novo desafio do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel - PNPB. Neste trabalho foi realizada a caracterização completa de amostras de glicerina bruta, glicerina loira e glicerina bidestilada. Os parâmetros analisados foram aspecto, pH, teor de água, teor de metanol, teor de matéria orgânica não glicerol (MONG), teor de glicerol, além da realização de ensaio qualitativo para presença de elementos metálicos e não metálicos. De acordo com os resultados obtidos, as características físico químicas variaram muito de uma amostra para outra. Esta diferença foi principalmente observada em decorrência de processos de transesterificação problemáticos ou mesmo devido aos tratamentos de purificação a que são submetidas as amostras de glicerina. Enquanto uma amostra de glicerina loira contém em torno de 80% de glicerol, em uma amostra de glicerina bruta este valor pode ficar abaixo de 50%. Os resultados mostraram também ser possível a obtenção de glicerol com alto grau de pureza, acima de 97%, a partir de amostras de glicerina bruta. O grau de purificação vai depender da aplicação a que estas se destinam, entretanto, a utilização de processos de tratamento incompletos ou inadequados compromete a qualidade do produto. Deste modo, a determinação de todos os parâmetros citados neste trabalho é de suma importância para fornecer dados que possam ser úteis no estabelecimento de padrões de qualidade para a glicerina. No que diz respeito ao teor de metanol, como não foi encontrado um método oficial na literatura, foi validado um novo procedimento analítico para determinação deste parâmetro, utilizando a técnica de CG-HS. As condições cromatográficas utilizadas foram injetor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The crude glycerin emerging from the biodiesel production process contains some intermediate products from reaction, residue of catalyst, moisture, methanol and for this reason is becoming the new challenge of the National Program of Production and Use of Biodiesel - PNPB. In this thesis it was performed a complete characterization of crude glycerin samples, blond glycerin samples and bi-distilled glycerin samples. All parameters analyzed were aspect, pH, water content, methanol content, material organic non-glycerol, glycerol content, as well as the qualitative determination of some metallic and non-metallic elements that may be present. According to the results obtained there was a great variation among the physic-chemical characteristics from the samples. This difference was mostly due to problematic transesterification process or due to some purification treatment which glycerin samples were submitted. While the glycerol content is around to 80% for a blond glycerin sample, this value may be bellow to 50% for crude glycerin samples. The results also showed it is possible to obtain glycerol of high purity grade, above to 97%, from crude glycerin samples. The desired purity grade depends on the future destination of the glycerin, however, the application of incomplete or inadequate treatment may compromise the quality of the product. Therefore, the determination of all physic-chemical parameters listed in this document becomes an important step to provide enough information to establish a quality standard for glycerin. Regarding the methanol content, since it was not found in literature an official method, it was developed and validated a new test procedure for this determination using GC-HS. The chromatographic conditions were PTV and FID temperatures at 300 °C. The oven temperature program was an initial hold at 50 °C for 3 min, followed... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Gustavo Paim Valença / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anjos_WilliamLimados_M.pdf: 3114140 bytes, checksum: 2d5b6af4d6d95550df4f2b5f509c8353 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A peneira molecular SAPO-34 foi sintetizada pelo método de cristalização hidrotérmica com razões molares de 'SiO IND. 2/Al IND. 2 O IND. 3' (SAR) de 0,3, 0,5 e 0,7. As amostras foram secas e calcinadas para serem utilizadas na reação catalítica de conversão de metanol para olefinas leves (eteno e propeno). Os sólidos foram caracterizados e foi observado através da técnica de difração de raios-X que a fase chabasita (CHA) correspondente à peneira molecular SAPO-34 foi formada. A fase AlPO-5 (AFI) também foi observada como fase contaminante deste zeólito. As medidas de área superficial (BET) obtidas através da adsorção de N2 apresentaram valores para a SAPO-34 com SAR de 0,3, 05 e 0,7 de 549, 337 e 122 m2 g-1, respectivamente, sugerindo que ocorrem reduções significativas das áreas superficiais quando o teor de Si é aumentado. Com os resultados de microscopia eletrônica de varredura foram observados estruturas uniformes cúbicas e romboédricas típicas da morfologia da SAPO-34. Os testes catalíticos foram realizados em fase gasosa em reator de leito fixo construído em quartzo nas temperaturas de 600, 625, 650, 675, 700, 725 e 750 K para a SAPO-34 com SAR de 0,3 e 700 e 750 K para SAPO-34 com SAR de 0,5 e 0,7. A massa de catalisador utilizada foi de 0,020 g com pressão de vapor de metanol de 0,04 bar e fluxo de nitrogênio de 160 mL 'min POT.-1', fornecendo um WHSV (Weight Hourly Space Velocity) de 1,47 x10-1 s-1 e um tempo de contato (razão W/F) de 0,05 g h mol-1. Os produtos identificados por cromatografia gasosa com a coluna empacotada Porapak - Q foram água, metano, eteno e propeno, quantificados a partir de curvas de calibração obtidas pela injeção de padrões de alta pureza cromatográfica. O dimetiléter foi quantificado a partir do balanço de massa obtido a partir dos coeficientes estequiométricos da reação em função da água. O catalisador que apresentou maior rendimento inicial a propeno e eteno foi a SAPO-34 com SAR de 0,3 nas temperaturas de 675, 725 e 750 K que foram superiores a 80%, enquanto os outros dois catalisadores (SAR de 0,5 e 0,7) apresentaram rendimentos inferiores a 70%. Foram realizados também estudos de atividade catalítica para determinação das constantes de desativação da equação de Voorhies e determinação da ordem de desativação catalítica / Abstract: The molecular sieve SAPO-34 was synthesized by hydrothermal crystallization with molar ratios of 'SiO IND. 2/Al IND. 2 O IND. 3' (SAR) of 0.3, 0.5 and 0.7. The samples were dried, calcined and characterized in order to be used in the catalytic conversion of methanol to light olefins (ethylene and propylene). The formation of the chabazite (CHA) phase, corresponding to SAPO-34, was proved by X-Ray diffraction analysis, as well as the contamination of the zeolite with the AlPO-5 (AFI) phase. Nitrogen adsorption showed BET surface areas for the SAPO-34 with SAR of 0.3, 0.5 and 0.7 of 549, 337 and 122 m2 g-1, respectively, suggesting that the surface area decreases significantly with a rising Si content. Uniform cubic and rhombohedral structures, typical for the SAPO-34 morphology, were observed by scanning electron microscopy. Catalytic tests were carried out in gas phase in a fixed bed quartz reactor at various temperatures between 600 and 750 K for SAPO-34 with a SAR of 0.3 and at 700 and 750 K for SAPO-34 with SARs of 0.5 and 0.7. The utilized catalyst mass was 0.020 g, the methanol vapor pressure was 0.04 bar and the total flux of methanol and nitrogen added up to 160 mL min-1, resulting in a weight hourly space velocity (WHSV) of 1,47 × 10-1 s-1 and a mass/flow ratio (W/F) of 0.05 g h mol-1. The reaction products, identified by gas chromatography employing a packed Porapak - Q column and quantified with calibration curves obtained by injection of highly pure standard samples, were water, methane, ethylene and propylene. The quantification of dimethyl ether was based on the mass balance and the reaction stoichiometry as a function of water. The catalyst exhibiting the highest initial ethylene and propylene yield was a SAPO-34 with a SAR of 0.3 at temperatures of 675, 725 and 750 K, reaching more than 80% yield, while the other catalysts (SARs of 0.5 and 0.7) showed yields of less than 70%. Studies of catalytic activity also were carried out in order to determine the deactivation constants of the Voorhies' equation and the order of catalytic deactivation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:42:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6695_1.pdf: 452243 bytes, checksum: 57aa68abe10f33f9b564e4e7e6cba46c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / O metanol é um importante composto orgânico presente em diversos tipos de águas residuárias, como em indústrias de polpa e papel, amido de batata e unidades de gaseificação de carvão. Algumas águas residuárias contendo metanol são descarregadas com altas temperaturas, tornando atrativa a aplicação do tratamento termofílico. Em ambiente anaeróbio, o metanol pode ser consumido por acetogênicas e metanogênicas. Em condições mesofílicas, a concentração do substrato, o pH do reator, a concentração de bicarbonato e a concentração de cobalto foram os fatores ambientais relevantes na conversão anaeróbia do metanol. Entretanto, pouco se conhece sobre a degradação de metanol em ambientes termofilicos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo investigar alguns fatores ambientais que podem ser importantes para o tratamento termofílico do metanol. Para isso, foram realizados experimentos contínuos e em batelada onde foram avaliados os efeitos da exposição de lodo termofílico em baixo pH, os efeitos da adição de micronutrientes e cobalto para o tratamento. Os resultados encontrados mostraram que lodo exposto a pH 4.0 por 120 dias, não causou inibição nos microrganismos acetogênicos metilotróficos e metanogênicos hidrogenotróficos, pois quando os ensaios foram realizados com pH neutro, rapidamente recuperaram suas atividades. Em contraste, as metanogênicas metilotróficas estavam praticamente inativas. Em relação ao efeito de micronutrientes, foi observado que, quando o lodo foi cultivado com micronutrientes, o reator removeu 98,7% do metanol aplicado com uma atividade metanogênica específica para metanol de 1,69 g CH4-DQO/ g SSV⋅ d. Já para o lodo cultivado com todos micronutrientes, exceto cobalto, a eficiência foi de 97,3% com atividade de 1,27 g CH4-DQO/ g SSV⋅d. Para o lodo cultivado sem a adição de micronutrientes, a eficiência do reator foi 92, 4% que resultou numa atividade específica para metanol de 0,94 g CH4/ g SSV⋅d. A concentração de ácidos graxos voláteis foi menor que 0,11 g COD/ L em todos os reatores. Os resultados obtidos indicaram que outros micronutrientes, além do cobalto, também são importantes no tratamento termofílico do metanol. Para que haja metanogênese do metanol na faixa termofílica são necessários que o pH seja neutro, a presença de bicarbonato e a adição de micronutrientes

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T14:21:20Z No. of bitstreams: 2 TESE Deivson César Silva Sales.pdf: 2799787 bytes, checksum: 3c6c2f46e7b800b1bb027de8d9d6e0e2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T14:21:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Deivson César Silva Sales.pdf: 2799787 bytes, checksum: 3c6c2f46e7b800b1bb027de8d9d6e0e2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES / Tendo em vista o desenvolvimento de uma abordagem diferente da convencional adotada para a síntese do metanol, justificado pelo crescimento do mercado de consumo e produção dessa matéria prima, foi desenvolvido um processo de síntese via gás de síntese em reator de mistura. Nesse processo, o leito catalítico foi posicionado em um cesto no interior do reator, que girava em rotações pré-determinadas, entre 200 – 800 RPM, onde foram conduzidas avaliações cinéticas. Operando-se com um catalisador comercial (KATALCOJM 51-8), nas condições definidas por meio de avaliações termodinâmicas, de equilíbrio líquido-vapor e fluidodinâmica, foi determinada a região de operação do sistema, estabelecida em pressões na faixa de 20,0 – 30,0 atm e temperaturas de 473 – 573 K, com base em um planejamento fatorial 3². Foram conduzidas, nessas condições, avaliações dos efeitos de resistência externa, por influência da velocidade de rotação do cesto catalítico, via quantificação do número de Biot. Avaliações do regime de operação nessas condições também indicaram o estabelecimento do regime químico de operação, com domínio da reação catalítica, via determinação do módulo de Thiele modificado. Em operação descontínua com uso do catalisador comercial, produziu-se metanol com conversão média de CO e H2, rendimento e seletividade médios a metanol iguais a 86%, 96%, 39% e 70%, respectivamente a 30,0 atm e 523 K. Foram formulados catalisadores baseados em Cu e Zn sobre γ-alumina, preparados pelo método de impregnação úmida e caracterizados via análises de difração de raios-x, espectrofotometria de absorção atômica e propriedades texturais (área superficial, volume de poros, volume de microporos e raio médio de poros). Em operação descontínua, esses catalisadores tiveram suas atividades catalíticas avaliadas, alcançando conversão de CO, rendimento e seletividade médios a metanol iguais a 32,5%, 25% e 85%, respectivamente. Foram desenvolvidos modelos cinéticos para predição do comportamento dos reagentes e produtos no processo, em termos do modelo de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson, a partir dos quais foi possível a quantificação dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio. Esses modelos foram estendidos à predição do comportamento das operações em regime contínuo, conduzidas para o catalisador comercial e aqueles formulados.

In a future situation with a large implementation of photo voltaic (PV) in the local distribution grid one expects voltage and current related problems to occur due to the large portion of excess electricity from the PV fed into the grid. In this study it was concluded, based on experiences from Germany and Italy, that energy storages are assumed to be beneficial in order to address these problems. The location of storages needs to be distributed among the low voltage grid (400 V) to be able to reduce excess produced electricity from PV as well as deliver peak reducing power (“peak shaving”). This suggests that large scale techniques are not suitable for this purpose since they will be dependent on transmission bottle necks. The energy storages would be most efficient if set up as a combination of a local storage, at the end consumer, and an aggregated storage distributed within the low voltage grid. Techniques suggested are advanced gel-based lead silicon batteries for rapid power response and fuel cell systems with separate electrolysis unit for bulk storage. Thus the systems can divide the needed amount of energy to store in a more efficient way. This suggests that a business model could be a leasing or rental based system where the end consumer subscribes for the technique and services. The major benefits from the energy storage was found to be reduced power flows in the grid (both load- and production wise) as well as reduced volatility in the system. Furthermore, the energy storage would be able to serve as back-up or black start source (also referred to as “cold start” in case of power outages), as well as offering filtering services for reduction of noise and harmonics. Since the major benefits are of systemic nature the most likely actor to gain from energy storages would be distribution system operators (DSO). Therefore the Swedish regulations needs to be adjusted so DSO’s are allowed to, firstly, include the costs for energy storages and, secondly, deliver energy from energy storages without being considered as producers.

As técnicas de adsorção de N2 a 77K, difratometria de raios-X (DRX), microscopia de transmissão eletrônica (TEM), absorção de raios-X (XAS) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) foram empregadas neste trabalho para estudar as propriedades texturais e estruturais dos catalisadores de cobre suportados sobre titânia modificada por CeO2, preparados pelo método sol-gel. A performance catalítica destes catalisadores foi testada frente à oxidação do metanol. As amostras com baixos teores de céria apresentaram áreas superficiais maiores. A estabilidade da área BET com relação à sinterização de TiO2 mostrou-se maior com a adição de céria. A distribuição das fases cristalográficas TiO2 e CeO2 depende do teor de céria na matriz TiO2 -anatase. A adição de CeO2 ao suporte modificou o mecanismo de formação de TiO2 inibindo a transição de fase anatase - rutilo, conduzindo a formação de cristalitos de titânia de menor tamanho e a prevenção da sinterização das amostras. As imagens obtidas por TEM confirmaram a diminuição do tamanho dos cristalitos de TiO2 -anatase com a adição de céria. Foram observadas variações nas transições nas regiões da pré- e pós-borda da borda K do Ti, as quais também estão relacionadas com o decréscimo do tamanho dos cristalitos de Ti0 2-anatase. As análises por XANES da borda LIII do Ce e do nível 3d do Ce por XPS confirmaram que os átomos presentes nos catalisadores estão na forma tetravalente. Porém, a análise do espectro EXAFS do catalisador Ce0,09Ti0,82Cu0,09O1,91 (o de menor teor de cério na matriz) indicou uma estrutura local altamente distorcida ao redor dos átomos de Ce. Os catalisadores apresentaram espectros EXAFS da borda K do Cu diferente da referência CuO e os espectros de XPS apontaram a presença de Cu2+. Os resultados de XPS mostraram a presença crescente de uma segunda espécie de Ti4+ sobre a superfície da amostra quando o teor de céria aumenta. Provavelmente uma fina camada de céria é formada sobre TiO2, numa estrutura Ce-O-Ti, na qual o cério teve seu ambiente local distorcido e uma segunda espécie de Ti4+ foi originada na superficie. Nesta situação as espécies de cobre estão bem dispersas sobre este suporte misto e o catalisador apresentou uma boa conversão do metanol, evidenciando o efeito sinérgico entre CuO e o suporte misto CeO2-TiO2 / The N2 adsorption, X-ray difFraction, transmission electron microscopy, X-ray absorption and X-ray photoelectron spectroscopy techniques were employed in this work in order to study the structural and textural properties of the copper catalysts supported on ceria-modified TiO2, which were prepared by sol-gel method. The catalytic performance of the system was tested for methanol conversion. Samples with low content of cena presented the highest surface area. The stability of TiO towards sintering showed higher with addition of cena. The distribution of TiO2 and CeO2 crystallographic phase was dependent of cerium content. The addition of cena to the support modified the mechanisms of titania formation and caused the inhibition of anatase-rutilo transformation, provoked the formation of titania crystallite with smaller size and prevented the sintering of the sample. The images obtained by TEM confirmed that titania crystallite size became smaller with the addition of cerium. The pré- and pós-edges features of Ti K-edge XANES spectra for catalysts presented same variations with different cena contents, which are also related to decreasing of the size of Ti0 2-anatase crystalline. The XANES analysis for Ce-LIII edge and the Ce 3d XPS spectra confirmed that the cerium atoms present in the catalysts are tetravalent. Furthennore, the Ce-LIII edge EXAFS analysis indicated that the local structure around Ce atoms was highly distorted for sample with low cerium content. The catalysts presented quite different Cu K-edge XANES spectra compared to the spectra of the CuO reference sample and the XPS spectrum reveled the presence of only Cu2+. The XPS results showed that a second Ti4+ species appear as the cerium content increases. Based on these results, we propose that a cerium surface layer is formed on the titania particles in a Ce-O-Ti structure, in which the cerium had its local structure distorted and a second Ti4+ species was originated on the surface. In this situation, copper species are well dispersed on the mixed support and the catalyst presented a good methanol conversion indicating a synergistic effect between Cu and the CeO2-TiO2 support

No presente trabalho foram preparados eletrodos recobertos com filmes contendo Pt, Ru e Sn pelo método de decomposição térmica de precursores poliméricos sobre um substrato de Ti. Este método permitiu a obtenção de filmes homogêneos e com estequiometria controlada. Foram avaliadas as variáveis relacionadas ao processo de preparação dos eletrodos tais como, temperatura de calcinação e proporções entre os óxidos. As caracterizações estrutural e morfológica dos eletrodos foram feitas pelas técnicas de Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. A atividade eletrocatalítica dos eletrodos foi avaliada pelas técnicas de Voltametria Cíclica, Cronoamperometria, Espectroscopia de Infra-Vermelho in situ e aplicação dos eletrocatalisadores em célula a combustível. Os resultados obtidos indicaram que o método utilizado proporcionou a preparação de eletrodos com alta área superficial devido a formação de uma morfologia contendo poros e trincas. Os eletrodos preparados com a adição de rutênio e estanho à platina apresentaram maior eficiência catalítica para a oxidação das moléculas em estudo em relação aos eletrodos contendo somente platina. Através dos espectros obtidos por FTIR in situ foi possível observar a formação espécies de CO adsorvido à superfície eletródica no potencial a partir de 100 mV (ERH) e CO2 foi produzido a partir de 400 mV (ERH). Estes valores de potencial observados são inferiores aos valores para os eletrodos de Pt pura e confirmam a contribuição do Ru para a oxidação das espécies adsorvidas que bloqueiam a superfície. Para a aplicação em células a combustível, foram preparados dois tipos de catalisadores (suportados e não suportados em pó de carbono), sendo que os catalisadores suportados apresentaram maior densidade de potência em relação aos não suportados. A composição contendo 60 % de Pt apresentou maior desempenho, confirmando os resultados obtidos em meia célula. O método de preparação do catalisador utilizado permitiu, portanto, a síntese de materiais possíveis de serem utilizados em células a combustível de metanol. / In this work we prepared electrodes containing Pt, Ru and Sn on the Ti substrate by thermal decomposition of polymeric precursors. This method yielded homogeneous films with controlled stoichiometry. The parameters of the preparation process like temperature and oxide composition were investigated. The structural and morphological material characterization were performed by X-ray Diffractometry and Scanning Electronic Microscopy. The electrocatalytic activity was investigated by Cyclic Voltammetry, Chronopotentiometry, in situ Infra-Red Spectroscopy and Fuel Cell tests. The obtained results showed that the preparation method lead to electrodes with a high surface area due to the formation of a cracked and porous morphology. The electrodes containing Ru, Sn and Pt presented the higher catalytic efficiency for the oxidation of small organic molecules than the electrodes of pure platinum. The FTIR spectra allow us to observe the formation of adsorbed CO species in potentials from 0.1 V vs RHE potential values and CO2 for potentials ranging from 0.4 V vs RHE. These values are lower than the expected for pure Pt and confirm the role of Ru in the oxidation of strongly adsorbed intermediates. In the Fuel Cell tests, it were prepared two types of catalysts (carbon supported and non supported catalysts). The carbon supported catalysts presented higher power density than the non-supported catalysts. The electrodes containing 60 % mol of Pt showed the high performance which confirms the results obtained in half cell experiments. The employed preparation method permitted the synthesis of materials that presented good possibilities for the application in Direct Methanol Fuel Cells.

As técnicas de adsorção de N2 a 77K, difratometria de raios-X (DRX), microscopia de transmissão eletrônica (TEM), absorção de raios-X (XAS) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) foram empregadas neste trabalho para estudar as propriedades texturais e estruturais dos catalisadores de cobre suportados sobre titânia modificada por CeO2, preparados pelo método sol-gel. A performance catalítica destes catalisadores foi testada frente à oxidação do metanol. As amostras com baixos teores de céria apresentaram áreas superficiais maiores. A estabilidade da área BET com relação à sinterização de TiO2 mostrou-se maior com a adição de céria. A distribuição das fases cristalográficas TiO2 e CeO2 depende do teor de céria na matriz TiO2 -anatase. A adição de CeO2 ao suporte modificou o mecanismo de formação de TiO2 inibindo a transição de fase anatase - rutilo, conduzindo a formação de cristalitos de titânia de menor tamanho e a prevenção da sinterização das amostras. As imagens obtidas por TEM confirmaram a diminuição do tamanho dos cristalitos de TiO2 -anatase com a adição de céria. Foram observadas variações nas transições nas regiões da pré- e pós-borda da borda K do Ti, as quais também estão relacionadas com o decréscimo do tamanho dos cristalitos de Ti0 2-anatase. As análises por XANES da borda LIII do Ce e do nível 3d do Ce por XPS confirmaram que os átomos presentes nos catalisadores estão na forma tetravalente. Porém, a análise do espectro EXAFS do catalisador Ce0,09Ti0,82Cu0,09O1,91 (o de menor teor de cério na matriz) indicou uma estrutura local altamente distorcida ao redor dos átomos de Ce. Os catalisadores apresentaram espectros EXAFS da borda K do Cu diferente da referência CuO e os espectros de XPS apontaram a presença de Cu2+. Os resultados de XPS mostraram a presença crescente de uma segunda espécie de Ti4+ sobre a superfície da amostra quando o teor de céria aumenta. Provavelmente uma fina camada de céria é formada sobre TiO2, numa estrutura Ce-O-Ti, na qual o cério teve seu ambiente local distorcido e uma segunda espécie de Ti4+ foi originada na superficie. Nesta situação as espécies de cobre estão bem dispersas sobre este suporte misto e o catalisador apresentou uma boa conversão do metanol, evidenciando o efeito sinérgico entre CuO e o suporte misto CeO2-TiO2 / The N2 adsorption, X-ray difFraction, transmission electron microscopy, X-ray absorption and X-ray photoelectron spectroscopy techniques were employed in this work in order to study the structural and textural properties of the copper catalysts supported on ceria-modified TiO2, which were prepared by sol-gel method. The catalytic performance of the system was tested for methanol conversion. Samples with low content of cena presented the highest surface area. The stability of TiO towards sintering showed higher with addition of cena. The distribution of TiO2 and CeO2 crystallographic phase was dependent of cerium content. The addition of cena to the support modified the mechanisms of titania formation and caused the inhibition of anatase-rutilo transformation, provoked the formation of titania crystallite with smaller size and prevented the sintering of the sample. The images obtained by TEM confirmed that titania crystallite size became smaller with the addition of cerium. The pré- and pós-edges features of Ti K-edge XANES spectra for catalysts presented same variations with different cena contents, which are also related to decreasing of the size of Ti0 2-anatase crystalline. The XANES analysis for Ce-LIII edge and the Ce 3d XPS spectra confirmed that the cerium atoms present in the catalysts are tetravalent. Furthennore, the Ce-LIII edge EXAFS analysis indicated that the local structure around Ce atoms was highly distorted for sample with low cerium content. The catalysts presented quite different Cu K-edge XANES spectra compared to the spectra of the CuO reference sample and the XPS spectrum reveled the presence of only Cu2+. The XPS results showed that a second Ti4+ species appear as the cerium content increases. Based on these results, we propose that a cerium surface layer is formed on the titania particles in a Ce-O-Ti structure, in which the cerium had its local structure distorted and a second Ti4+ species was originated on the surface. In this situation, copper species are well dispersed on the mixed support and the catalyst presented a good methanol conversion indicating a synergistic effect between Cu and the CeO2-TiO2 support