CRUZ, M. G. A. Catalisadores baseados em Fe-C mesoporosos para síntese de Fischer-Tropsch. 2017. 97 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-06T14:51:50Z
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Previous issue date: 2017-02-10 / This work deals with the influence of preparation methods of Fe
-
containing carbon
catalysts for Fischer
-
Tropsch Synthesis (SFT).
For these purposes, two series of solids
were prepared. The first series was the
Fe
-
based catalysts supported o
n polystyrene
mesoporous carbon
pretreated at dif
ferent calcination temperatures. The
second series of
materials was the solids prepared by distinct preparation methods. All solids were
characterized
by X
-
ray diffract
ion (XRD)
, Raman spectroscopy, s
canning and
t
ransmission electron microcopies (SEM and TEM), textural properties, elemental
composition by X
-
ray dispersive spectroscopy (EDS), temperature programmed
reduction (TPR) and X
-
ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was
shown that the
preexistent carbides phases obtained
in the Fe
-
containing polymeric mesoporous carbons
upon using elevated temperatures of calcinations
resulted in a solid with good textural
and structural properties. However, these materials were not
comp
letely reoxidized
during the
SFT
reaction while the formation of carbides through the polymeric carbon
reaction with magnetite and
or metallic iron resulted in highly active catalysts for
SFT
.
The second series of materials
applied copolymer assisted co
-
p
recipitation of iron
precursor
(CP)
, chemical modification of
ferrocene (CM)
, sol
-
gel
(SG)
and wetness
impregnation of iron on polymeric carbon
(IM) methods
.
SG
method solid
resulted in a
conversion
of
syngas
up to 56% and productivity of 34 mg
hydrocarbon
.g
cat
-
1
.h
-
1
at 240
o
C and
20 atm.
IM
gave a Fe/C based catalyst with the highest exposure of active sites, including
surface
Fe
3+
and Fe
2+
redox sites with great properties in
SFT
.
CM
route
enabled
the
formation of hematite and maghemite nanoparticles on ca
rbon, which were reduced
in
situ
to magnetite and iron carbide
s, the latt
er
being the
most active for the
water
-
gas
-
shift
reaction (RWGS)
reaction. It
was
found that copolymer assisted
CP
facilitate
d
the
production of large crystals of magnetite, which suf
fered sintering and coking
in SFT
.
Among these methods,
SG
proved to
have
superior performance due to the good
dispersion of Fe, stable magnetite
as well as
iron carbide and Fe
-
doped nitrogen carbon
phases production. / A proposta deste trabalho é estudar a influência do método de preparação de catalis
adores
contendo Fe
-
carbono para a reação de
Fischer
-
Tropsch (SFT). Para este fim, duas séries
de sólidos foram preparadas. A primeira série foi composta de
Fe contendo carbono pré
-
tratados em diferentes temperaturas de calcinação
.
A
segunda série de materi
ais
é
composta por
sólidos obtidos por distintos métodos de preparação. Todos os
materiais
foram caracterizados por difração de raios
-
X (DRX),
e
spectroscopia
Raman,
m
icroscopias eletrônicas de varredura e transmissão (SEM e TEM), propriedades
texturais, co
mposição elementar por espectroscopia de energia dispersiva de raios
-
X
(EDS), redução termoprogramada (TPR) e espectros
copia fotoeletrônica de
raios
-
X
(XPS).
Os resultados revelaram que os carbetos formados
nos sólidos de Fe
impregnados em carbono poliméri
co mesoporoso resultaram em boas propriedades
texturais e estruturais. No entanto, estes materiais não foram completamente oxidados
durante a reação de SFT, enquanto qu
e a formação de carbetos
oriundos da reação de
magnetita e
ou ferro metálico resultaram
em catalisadore
s ativos para SFT.
A segunda série de materiais aplicou os métodos de
co
-
precipitação assistida do
copolímero com o precursor de ferro (CP), modificação química do ferroceno (CM), sol
-
gel (SG) e impregnação de ferro sobre o carbono poliméric
o (IM). O método de
preparação SG resultou em uma conversão do gás de síntese de 56% e produtividade de
34 mg
hidrocarboneto
.g
cat
-
1
.h
-
1
a 240
o
C e 20 atm. O método IM gerou um catalisador de Fe/C
com sítios ativos bastante expostos, incluindo os sítios redo
x Fe
3+
e Fe
2+
superficiais que
possuem excelentes propriedades em SFT. A rota CM possibilitou a formação de
nanopartículas de hematita e maguemita sobre o carbono, os quais foram reduzidos
in situ
à
magnetita e carbeto de ferro, sendo a última espécie alt
amente ativa na reação
reversa
de
shift
(RWGS)
. A síntese de co
-
precipitação assistida do copolímero, CP, facilitou a
formação de grandes cristais de magnetita,
que sofreram sinterização e coqueamento na
SFT. Dentre esses métodos, o
método
SG mostrou desem
penho superior aos demais,
devido à boa dispersão de Fe bem como
à
produção das fases magnetita estável e Fe
contendo carbono dopado com nitrogênio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/25544 |
| Date | 10 February 2017 |
| Creators | Cruz, Márcia Gabriely Alves da |
| Contributors | Fernandes, Fabiano André Narciso, Oliveira, Alcineia Conceição |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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