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Previous issue date: 2017-08-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Os materiais cer?micos apresentam diversas aplica??es, principalmente por sua versatilidade e propriedades. V?rias metodologias foram consolidadas para a s?ntese destes materiais, mas algumas desvantagens limitam sua aplicabilidade em cat?lise. Assim, h? muitas pesquisas concentradas no estudo de m?todos de s?ntese de catalisadores e suportes catal?ticos que sejam simples, r?pidos, de baixo custo, ecol?gicos e que produzam materiais adequados. Nos ?ltimos anos algumas rotas alternativas de s?ntese t?m atra?do bastante aten??o, mas a obten??o do espin?lio MgAl2O4 pelo m?todo da gelatina e da perovskita LaAlO3 via rea??o de combust?o assistida por microondas tem sido pouco explorada. O MgAl2O4 ? bastante utilizado na reforma a seco do metano (RSM), mas estudos de RSM usando LaAlO3 como suporte s?o muito limitados. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram: sintetizar MgAl2O4 usando gelatina como precursor org?nico; preparar a perovskita LaAlO3 via rea??o de combust?o assistida por microondas; e, comparar o desempenho em reforma a seco do metano de dois catalisadores preparados com n?quel suportado no LaAlO3 e na ?-Al2O3 comercial. Pelo m?todo da gelatina foi poss?vel obter MgAl2O4 puro, nanom?trico e com cristalinidade de at? 90,40%. Um aumento brusco no tamanho dos cristalitos foi observado para temperatura de calcina??o acima de 900 ?C. Na s?ntese por microondas, a perovskita LaAlO3 monof?sica e nanom?trica foi obtida. Os perfis de RTP-H2 mostram que as vac?ncias de oxig?nio presentes na superf?cie da perovskita exerceram um forte efeito sobre a temperatura de redu??o e a redutibilidade das nanopart?culas de NiO, resultando em fraca intera??o Ni0/LaAlO3. Os resultados dos testes de 10 h com GHSV de 18 L g-1 h-1 mostram que o catalisador Ni/LaAlO3 ? 7,8 e 11,5 % mais est?vel do que o Ni/?-Al2O3 nas convers?es de CH4 e CO2, respectivamente. A maior estabilidade e atividade do Ni/LaAlO3 est? diretamente relacionada ? presen?a de NiO (3,38 %p) ap?s a ativa??o, que promoveu a forma??o de nanotubos de carbono (NTC), aumentando a dispers?o da fase met?lica. Mesmo em condi??es severas de ativa??o e rea??o (alta GHSV), como no teste a longo prazo (20 h), o catalisador Ni/LaAlO3 revelou um rendimento em H2 de 37,2% a mais que o Ni/?-Al2O3. As an?lises por Microscopia Eletr?nica de Transmiss?o (MET) revelam que o catalisador Ni/?-Al2O3 desativou por sinteriza??o. Assim, a presen?a de defeitos estruturais e de superf?cies ricas em vac?ncias de oxig?nio tornam a perovskita LaAlO3 um potencial suporte para aplica??o em processos de reforma catal?tica do metano. / Ceramic materials have several applications, mainly due to their versatility and properties. Several methodologies have been consolidated for the synthesis of these materials, but some disadvantages limit their applicability in catalysis. Thus, much research is concentrated on the study of catalyst synthesis methods that are simple, fast, low cost, ecofriendly and produce suitable materials. In recent years, some alternative synthesis routes have attracted great attention, however the obtainment of MgAl2O4 spinel by the gelatin method and perovskite LaAlO3 via microwave assisted combustion method has been little explored. MgAl2O4 is widely used in the dry reforming of methane (DRM), but DRM studies using LaAlO3 as support are very limited. In this context, the aims of this work were: to synthesize MgAl2O4 using gelatin as an organic precursor; to prepare LaAlO3 perovskite via microwave assisted combustion reaction; and to compare the methane dry reforming performance of two nickel catalysts supported on LaAlO3 and commercial ?-Al2O3. By the gelatin method it was possible to obtain pure and nano-sized MgAl2O4 with crystallinity of up to 90.40%. An abrupt increase in crystallite size was observed for calcination temperatures above 900 ?C. In the microwave synthesis, a monophasic and nano-sized LaAlO3 perovskite was obtained. The TPR-H2 profiles show that the oxygen vacancies present on the perovskite surface exerted a strong effect on the reduction temperature and the reducibility of NiO nanoparticles, resulting in poor Ni0/LaAlO3 interaction. The results of the 10 h catalytic tests with GHSV of 18 L g-1 h-1 show that the Ni/LaAlO3 catalyst is 7.8 and 11.5% more stable than Ni/?-Al2O3 for CH4 and CO2 conversions, respectively. The higher stability and activity of Ni/LaAlO3 is directly related to the presence of NiO (3.38% p) after activation, which promoted the formation of carbon nanotubes (CNT), increasing the dispersion of the metal phase. Even under severe activation and reaction conditions (high GHSV) as in the long-term test (20 h), Ni/LaAlO3 catalyst showed a H2 yield of 37.2% higher than Ni/?-Al2O3. Transmission Electron Microscopy (MET) analyzes revealed that the Ni/?-Al2O3 catalyst deactivated by sintering. Thus, the presence of structural defects and surfaces rich in oxygen vacancies makes the LaAlO3 perovskite a potential support for application in processes of catalytic reforming of methane.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/24499 |
| Date | 11 August 2017 |
| Creators | Figueredo, Gilvan Pereira de |
| Contributors | 06117988320, Braga, Tiago Pinheiro, 00880643366, Braga, Renata Martins, 05165674460, Morgado J?nior, Edisson, 67166415720, Pontes, Luiz Ant?nio Magalh?es, 65440587772, Mercury, Jos? Manuel Rivas, Melo, Dulce Maria de Ara?jo |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM QU?MICA, UFRN, Brasil |
| 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 UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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