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Tesis Final Edgardo Meza Fuentes (4).pdf: 4706850 bytes, checksum: bee3311a2964aa593f1d6a612f6eb874 (MD5) / FAPESB / Os problemas ambientais gerados pelo uso de combustíveis de origem fóssil e o
desenvolvimento de novas tecnologias para obtenção de energia a partir do hidrogênio, têm
renovado o interesse pela reação de deslocamento de deslocamento de monóxido de
carbono com vapor d’água. Esta reação é usada para a eliminação do monóxido de carbono
resultante da reforma de gás natural e para aumentar a produção de hidrogênio. Os
catalisadores usados nesta reação estão restringidos a ser usados em condições especificas
de temperatura, devido a fatores cinéticos e termodinâmicos. Isto tem motivado o estudo de
sólidos que possam ser usados em diversas condições de temperatura e que apresentem
atividade e seletividade elevadas. Neste trabalho foram preparados catalisadores a base de
níquel e de cobre, obtidos a partir de precursores do tipo hidrotalcita; compostos que geram
materiais com alta área superficial específica, homogeneidade das fases presentes e
pequenas partículas de óxidos ou de metais. Os sólidos sintetizados foram caracterizados
pelas técnicas de espectroscopia de absorção atômica, analise elementar de carbono,
difração de raios X, espectroscopia no infravermelho, termogravimétria e analise
diferencial de temperatura, espectroscopia Raman, medida da área superficial especifica e
de porosidade, redução termoprogramada, medida de área metálica de cobre e avaliadas na
reação de deslocamento de monóxido de carbono com vapor d’água. A estrutura do tipo
hidrotalcita foi observada em todos os sólidos. A presença e o conteúdo de alumínio e do
zinco nestes materiais ocasionam variações nos parâmetros de rede das estruturas do tipo
hidrotalcita, as quais determinam as propriedades texturais e estruturais dos sólidos
calcinados. A incorporação de cátions de alumínio na rede do óxido de níquel dificulta os
processos de redução deste óxido, mas, a adição do zinco diminui esse efeito. Os
catalisadores de cobre apresentaram baixas áreas superficiais específicas, não sendo
observada a incorporação de alumínio na rede do óxido de cobre. Os catalisadores de níquel
e alumínio apresentaram elevadas áreas superficiais especificas, enquanto que os
catalisadores de cobre apresentaram as áreas superficiais especificas mais baixas. Os
sólidos contendo níquel apresentam um comportamento mesoporosos, enquanto que
aqueles contendo cobre apresentaram meso e macroporos em sua estrutura. Os catalisadores
contendo níquel e alumínio são ativos para a reação em estudo, alcançando-se conversões
do 100 %, mas também produzem metano. A adição de zinco promove a formação de
partículas menores de oxido de níquel, minimizando a produção de metano. Os
catalisadores de cobre são menos ativos. O solido mais promissor é aquele contendo 37%
de níquel, 37 % de zinco e 25 % de alumínio, que conduz à conversão do 100 % de
monóxido de carbono e 100 % de seletividade a dióxido de carbono, mostrando-se também
estável na temperatura de estudo / The environmental problems coming from the use of fossil fuels, as well as the
development of new technologies for energy generation from hydrogen, have renewed the
interest for the water gas shift reaction (WGSR). This reaction is used for removing carbon
monoxide produced from the stream produced during the natural gas reforming; at the same
time, the production of hydrogen is increased. The catalysts used for this reaction are
limited by kinetic and thermodynamic factors. This has led to the need of searching solids
that can be used at various temperatures, showing high activity and selectivity towards
carbon dioxide. In order to find new catalysts for this reaction, nickel and copper-based
catalyst were prepared in this work, from hydrotalcite-like precursors. These compounds
are expected to produce materials with high specific surface area, homogeneity of phases
and small particles of oxides or metals, after the calcination and reduction processes.
Samples were prepared from aluminum, zinc and nickel (or copper) nitrates and
characterized by atomic absorption spectroscopy, X-ray diffraction, infrared spectroscopy,
thermogravimetry, Raman spectroscopy, specific surface area and porosity measurements,
temperature-programmed reduction and dispersion measurements. The catalysts were
evaluated in the WGSR at 1 atm in a range of 150 to 450 oC. The production of
hydrotalcite-type structure was noted for all solid. The presence and the content of
aluminum and zinc caused changes in the cell parameters of hydrotalcite-type structure,
which determined the structural and textural properties of solids after calcination.
Aluminum cations were incorporated into the crystal lattice of nickel oxide, hindering its
reduction of this oxide, but the addition of zinc decreased this effect. After calcination, the
copper-containing catalysts showed low specific surface areas, and no aluminum cation was
observed into the copper oxide lattice. Aluminum and nickel-based sample showed the
highest specific surface area, while the copper-containing solids showed the lowest ones.
The nickel-based solids were mesoporous with some macropores while the copper-based
ones were macroporous. The nickel and aluminum-based catalyst was active for WGSR
and achieved 100 % of conversion, but produced also methane. The addition of zinc
promotes the formation of small nickel oxide particles that minimized methane production.
The copper-based catalysts were less active than those of nickel. The most promising
catalyst for WGSR was the sample with 37 % of nickel, 37 % of zinc and 25 % of
aluminum which was 100 % selective towards hydrogen and led to 100 % of conversion,
being stable in the studied temperature range.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:192.168.11:11:ri/20271 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Meza Fuentes, Edgardo |
| Contributors | Varela, Maria do Carmo Rangel Santos |
| Publisher | Instituto de Química, Programa de Pós Graduação em Química, IQ, brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFBA, instname:Universidade Federal da Bahia, instacron:UFBA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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