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Desenvolvimento dos catalisadores Co/SBA-15 e Ru/Co/SBA-15 a partir das fontes de sílica. / Development of Co / SBA-15 and Ru / Co / SBA-15 catalysts from silica sources.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T19:48:20Z
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Previous issue date: 2015 / Capes / Este trabalho teve como objetivo, desenvolver peneiras moleculares utilizando fontes
de sílica convencional (TEOS) e alternativa (cinza da casca de arroz), utilizá-las
como suportes para catalisadores de Cobalto destinados à síntese de FischerTropsch,
e também, investigar o efeito da introdução de rutênio como promotor na
reação acima mencionada. Preparou-se a SBA-15 a partir de um gel com
composição molar: 1.0 FONTE DE SÍLICA: 0.017 P123: 5.7 HCl: 193 H2O. Os
catalisadores foram preparados pelo processo de impregnação úmida utilizando
solução de 0,1 M de (Co(NO3)2.6H2O). Na sequência, foi incorporado o promotor
rutênio usando solução aquosa de 0,1M de Cloreto de Rutênio (RuCl3xH2O). As
amostras foram caracterizadas por DRX, EDX, TG/ATD, MEV, MET, RTP e
adsorção física de N2. A reação de Fischer-Tropsch foi conduzida em reator leito de
lama durante 6 horas de reação a 240oC e pressão de 20 bar, utilizando uma relação
molar H2/CO = 1. A obtenção da SBA-15 utilizando fontes de sílica convencional e
alternativa pôde ser confirmada pelos difratogramas, com destaque para a SBA-15
obtida com a fonte alternativa cinzas da casca de arroz, resíduo agrícola produzido
em longa escala e que praticamente não tem aplicação comercial. Os difratogramas
dos catalisadores na faixa angular de 0-8º mostraram que após a impregnação dos
metais e calcinação, não ocorreram modificações na estrutura hexagonal dos
materiais mesoporosos, observando-se os picos principais da fase do SBA-15. As
análises de adsorção física de N2 das peneiras moleculares SBA-15 (CCA) e SBA15
(TEOS), mostram isotermas com perfil do tipo IV e histerese H1, características
de materiais mesoporosos. As análises térmicas das peneiras moleculares SBA-15
(TEOS) e SBA-15 (CCA) indicaram a eliminação do direcionador (Pluronic) no
processo de calcinação. As áreas superficiais específicas dos catalisadores
diminuem e o volume de poro varia, devido ao bloqueio parcial dos poros pelo
cobalto e pelo promotor rutênio, mas a estrutura da peneira molecular SBA-15 não é
alterada. Os perfis de RTP dos catalisadores das séries Co/SBA-15 e Ru/Co/SBA-15
permitiram verificar a presença de picos distintos que pode ser causado pela
redução dos óxidos de cobalto. A MET mostrou espécies de cobalto na forma
esférica com tamanho de 20 nm, e após a co-impregnação com rutênio, houve uma
melhor dispersão dessas espécies de cobalto resultando em partículas menores com tamanho médio de 10 nm. Os resultados obtidos a partir da síntese de FischerTropsch
pelos catalisadores, apresentaram altas seletividades a hidrocarbonetos C5+
de alto valor agregado, bem como, verificou-se que a co-impregnação do promotor
rutênio no catalisador Co/SBA-15, favoreceu o aumento da seletividade para
hidrocarbonetos C5+ e diminuiu a seletividade para metano, com destaque para o
desempenho do catalisador 20%Co/0,5%Ru/SBA-15 preparado com as cinzas da
casca de arroz. / The aim of this work was to prepare the mesoporous molecular sieve SBA-15 using
conventional silica sources (TEOS) and alternative (Ash rice husk) and uses them as
support for cobalt catalysts for the Fischer-Tropsch process. And investigate the
introduction of ruthenium as a promoter. It was prepared SBA- 15 from a gel of molar
composition : 1.0 silica source : 0.017 P123 : 5.7 HCl : 193 H2O. The catalysts were
prepared by wet impregnation process using 0.1 M solution (Co(NO3)2.6H2O) (Vetec).
Following ruthenium promoter was incorporated using 0.1 M aqueous solution of
ruthenium chloride (RuCl3xH2O). The samples were characterized by XRD, EDX ,
TG/DTA, SEM, TEM, TPR and adsorption of N2. The Fischer-Tropsch reaction is
conducted at 240 °C , pressure of 20 bar using a molar ratio H2/CO = 1, on a slurry
reactor for a reaction time of 8 h. Obtaining the SBA -15 silica using conventional
sources and alternative could be confirmed by X ray diffraction , with emphasis on
the SBA -15 obtained with the alternative source of rice husk ash , a residue of
agriculture abundant and cheap that is usually discarded. The XRD patterns of the
catalysts in the angular range 0-8º showed that after impregnation and calcination of
the metal changes did not occur in the hexagonal structure of mesoporous materials ,
observing the main peaks of the phase of SBA -15. The physical adsorption of N2
analysis of SBA -15 molecular sieves (CCA) and SBA -15 (TEOS) show with type IV
isotherm profile and H1 hysteresis characteristics of mesoporous material. The
thermal analysis of SBA -15 molecular sieves (TEOS) and SBA -15 (CCA) indicated
the elimination of the template (Pluronic) in the calcination process. The specific
surface areas of the catalysts decreases , and the pore volume changes due to
partial blockage of the pores by cobalt and ruthenium promoter, but the structure of
SBA -15 molecular sieve is not changed. TPR profiles of the catalysts of the series
Co /SBA- 15 and Ru /Co /SBA -15 evidenced the presence of distinctive peaks that
can be caused by the reduction of cobalt oxides. TEM showed cobalt species on
spherical 20 nm in size, and after co- impregnation with ruthenium was a better
dispersion of these cobalt species resulting in particles with average size smaller
than 10 nm. The results obtained from the Fischer- Tropsch the catalysts showed
high selectivity to hydrocarbons C5+ of high value, and it was found that co-
impregnation of the ruthenium promoter in the Co catalyst /SBA -15 promoted the
increase of selectivity to C5+ hydrocarbons and decreased the selectivity to methane,
highlighting the performance of the catalyst 20 % Co/0.5 % Ru/SBA-15 prepared with
the ashes of the rice husk .

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/317
Date23 March 2018
CreatorsRODRIGUES, Jocielys Jovelino.
ContributorsRODRIGUES, Meiry Gláucia Freire., CONRADO, Líbia de Souza Conrado de., BARBOSA, Antonielly dos Santos., SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da., CLERICUZI, Genaro Zenaide., SILVA, José Nilton.
PublisherUniversidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Sourcereponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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