Estudo da síntese de precursores catalíticos do tipo perovskita LaNiO3 suportados em SiO2 aplicados na reforma seca do metano

Abstract

Precursores catalíticos do tipo perovskita LaNiO3 não suportados e suportados em SiO2 foram preparados pelo método citrato, impregnação via úmida e como proposta desse trabalho, síntese em etapa única com adição do suporte na rota citrato. Posteriormente, caracterizados por TG, FTIR, DRX, Área específica, MEV, MET, TPR-H2 e avaliados na reforma seca do metano. Resultados de DRX indicaram que a rota citrato foi satisfatória para obtenção da fase perovskita e os difratogramas das amostras reduzidas mostraram a formação do catalisador Ni/La2O3, e para as amostras suportadas Ni/La2O3/SiO2. Verificou-se pelo tamanho médio do cristalito que o suporte promoveu a diminuição da fase metálica. As microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão e os resultados de área superficial e porosidade indicaram que a diferença de síntese entre os materiais suportados gerou diferentes distribuições dos precursores no suporte, bem como, diferentes tamanhos de partícula. Os resultados de TPR – H2 evidenciaram o efeito significativo do método de síntese e da presença do suporte na redução do Ni. Todos os catalisadores estudados foram ativos para a reforma seca do metano com temperaturas de reação inferiores a fase homogênea. Destacou-se ainda, o efeito do suporte na diminuição da energia de ativação dos reagentes, com temperaturas de reação inferiores a amostra não suportada. A amostra sintetizada em etapa única apresentou os melhores resultados de conversão dos reagentes e rendimentos dos produtos, além da razão H2/CO próxima a estequiométrica. Além disso, os resultados de TPO também indicaram a eficiência desse catalisador, em virtude da formação de coque 50 vezes menor quando comparada com a amostra de referência, sugerindo que o método de síntese proposto por esse trabalho possibilitou obter um material com alta homogeneidade e com tamanho de partícula e área superficial, adequados para a atividade catalítica.

Unsupported and SiO2 supported Perovskite catalytic precursors were prepared by the citrate method, wet impregnation and as a proposal of this work, single step synthesis with addition of the support in the citrate route. Subsequently, they were characterized by TG, FTIR, XRD, Surface Area, SEM, MET, TPR-H2 and evaluated in dry reform of methane. XRD results indicated that the citrate route was satisfactory to obtain the desired perovskite phase and the diffractograms of the reduced samples showed the Ni/La2O3 catalyst formation, and for the supported Ni/La2O3/SiO2 samples. It was verified by the average size of the crystallite that the support promoted the reduction of the metallic phase. Scanning and transmission electron microscopy and surface area and porosity results indicated that the difference in synthesis between the supported materials generated different distributions of the precursors in the support as well as different particle sizes. The results of TPR –H2 showed the significant effect of the synthesis method and the presence of the support under Ni reduction. All catalysts studied were active for methane dry reforming with reaction temperatures below the homogeneous phase. The effect of the support on reducing the activation energy of the reagents, with reaction temperatures lower than the unsupported sample, was also highlighted. The single-stage synthesized sample showed the best results for reagent conversion and product yields, in addition to the near-stoichiometric H2/CO ratio. In addition, the TPO results also indicated the efficiency of this catalyst, due to the 50 times lower carbon formation compared to the reference sample, suggesting that the synthesis method proposed by this work made it possible to obtain a material with high homogeneity and with particle size and surface area, suitable for catalytic activity.