Foi estudada a influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais, à base de Pt/Rh e de Pd/Rh, de diferentes fabricantes. Foram empregadas técnicas de caracterização textural e físico-química como FRX, AAS, fisissorção de N2, TG-ATD, DRX, RTP, quimissorção de H2 e MEV-EDX. Os catalisadores foram avaliados nas reações de oxidação do CO e oxidação do propano, utilizando uma mistura de gases estequiométrica semelhante ao gás de exaustão. Os catalisadores denominados G e V, de Pt/Rh e Pd/Rh, respectivamente, foram envelhecidos a 900C, em condições estequiométricas, e a 1200C, em ar, por períodos de tempo determinados. Em relação ao envelhecimento a 900C, apesar da caracterização apontar melhores resultados para o catalisador G, a comparação com os catalisadores novos indicou que a extensão da desativação sofrida pelo catalisador V foi menor do que aquela sofrida pelo catalisador G. O envelhecimento oxidante a 1200C foi muito prejudicial ao desempenho de ambos os catalisadores. Os difratogramas dos catalisadores envelhecidos nestas condições mostraram fenômenos importantes de transição de fase da alumina, bem como indícios de formação de novas fases a partir do óxido misto de Ce/Zr. Os perfis de RTP mostraram uma grande queda na redutibilidade, tanto para o catalisador G como para o V após este envelhecimento, e as micrografias de MEV-EDX mostraram estruturas muito sinterizadas e vários pontos de Pd aglomerado no catalisador V. Esse catalisador também apresentou partículas de texturas incomuns. Além disso, para ambos foi verificado indícios de perda de material nas amostras calcinadas por 72h a 1200C. Com relação aos resultados de avaliação catalítica, o catalisador G apresentou um desempenho inferior ao do catalisador V. A realização de envelhecimentos em atmosfera oxidante pode justificar esse comportamento uma vez que esse procedimento promove a formação de óxidos de platina, menos ativos que a platina metálica para essas reações. Além disso, este catalisador apresentou um teor de Pt bem abaixo daqueles registrados na literatura para catalisadores automotivos comerciais. Por outro lado, para catalisadores de Pd, o envelhecimento oxidante leva à formação de PdO, mais ativo que o Pd metálico. Outra observação significativa em relação à avaliação catalítica foi o fato de o catalisador G novo ter apresentado uma atividade muito baixa, especialmente para o propano, que tendeu a aumentar com o envelhecimento térmico. Foi sugerido que este catalisador precisaria de uma ativação térmica, a qual o catalisador V parece ter sido submetido durante a fabricação, pois há indícios da ocorrência de certo desgaste térmico neste catalisador novo, como mostrados pelos resultados de fisissorção de N2, DRX, TG-ATD, RTP e MEV-EDX. Foi também mostrado que os resultados de quimisorção de H2, apesar de não poderem ser usados na determinação da dispersão metálica, apresentaram uma tendência de correlação entre o consumo de H2 e o desempenho catalítico expresso como T50 ou T20. Observa-se um aumento na atividade catalítica quando a quantidade de H2 dessorvido (DTP-H2) aumenta. Concluindo, o envelhecimento térmico mostrou ser prejudicial ao desempenho do catalisador comercial, principalmente para situações drásticas como o envelhecimento realizado a 1200C em condições oxidantes / The influence of the temperature on the deactivation of two commercial automotive catalysts from different suppliers was studied. Textural and physico-chemical caracterization techniques were employed, such as XRF, AAS, N2 fisisorption, TG-DTA, XRD, TPR, H2 chemisorption and SEM-EDX. The catalysts were evaluated in terms of CO and propane oxidation with a stoichiometric gas mixture similar to the exaust gas. The Pt/Rh catalyst was nominated G and the Pd/Rh one, V. They were aged at 900C in stoichiometric conditions, and at 1200C in air, for determined periods of time. Concerning aging at 900C, even though the caracterization analysis showed better results for catalyst G, the comparison with fresh catalysts indicated that this catalyst suffered a larger deactivation than catalyst V. The aging in oxidizing conditions at 1200C was quite harmful to the performance of both catalysts. The diffractograms of the catalysts aged in these conditions showed important fenomena like alumina phase transitions and signs of formation of new mixed oxide phases. TPR profiles presented great decay on reducibility for both catalysts after this aging. SEM-EDS micrographs presented largely sintered structures and several spots of palladium agglomerates on catalyst V. This catalyst also presented particles of unusual texture. Besides, both catalysts presented signs of loss of catalytic material in the samples aged for 72h at 1200C.Concerning catalytic activity results, catalyst G presented worse performance than catalyst V. The aging in oxidizing atmosphere may justify this behavior because this procedure leads to the formation of platinum oxides, which are less active than metallic platinum for these reactions. Besides, this catalyst presented a much lower platinum content than those reported in the literature for commercial automotive catalysts. On the other hand, for palladium catalysts, oxidizing aging leads to the formation of PdO, which is more active than metallic Pd.Another relevant point about catalytic evaluation was the fact that fresh catalyst G presented a poor activity, especially for propane oxidation, which tended to enhance with thermal aging. It was suggested that this catalyst would need a thermal activation. It seems that catalyst V was submitted to such activation during its fabrication. This hypothesis is based on the signs of a slight thermal degradation found in the fresh catalyst, as showed by N2 Fisisorption, XRD, TG-DTA, TPR and SEM-EDX.Although it was not possible to determine metal dispersion though H2 chemisorption results, they appeared to correlate well with catalytic activity, expressed in T50 or T20. It was observed that catalytic activity was improved when the quantity of desorbed H2 was enhanced.Finally, it can be concluded that thermal aging is harmful to commercial catalysts peformance, principally in drastic situations like oxidizing aging at 1200C
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:1923 |
| Date | 29 January 2007 |
| Creators | Daniela Meyer Fernandes |
| Contributors | Fátima Maria Zanon Zotim, Cynthia Fraga Scofield, Lucia Gorenstin Appel, Silvana Braun, Cristiane Assumpção Henriques |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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