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Tipo: Tese
Título: Efeito do método de preparo e da adição de magnésio nas propriedades de catalisadores de lantânio e níquel obtidos a partir de perovskitas.
Título(s) alternativo(s): Effect of the preparation method and magnesium addition on the properties of lanthanum and nickel catalysts obtained from perovskites.
Autor(es): Silva, Leonardo Brito da
Primeiro Orientador: Varela, Maria do Carmo Rangel Santos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Rocha, Zênis Novais da
metadata.dc.contributor.referee1: Varela, Maria do Carmo Rangel Santos
metadata.dc.contributor.referee2: Ribeiro de Jesus, Paulo Roberto
metadata.dc.contributor.referee3: Rocha, Zênis Novais da
metadata.dc.contributor.referee4: Fiuza Junior, Raildo Alves
metadata.dc.contributor.referee5: Virgens, Cesario Francisco das
Resumo: Devido ao aumento no consumo de petróleo e sua contribuição para o efeito estufa, torna-se necessário o desenvolvimento de novas rotas de geração de energia limpa e renovável. O uso do biogás, obtido pela digestão anaeróbica de biomassa, é uma alternativa atrativa por ser uma um recurso renovável. Entre os diversos usos do biogás (mistura de metano e dióxido de carbono), um dos mais importantes é a sua transformação catalítica para gerar hidrogênio renovável, considerado o principal vetor energético do futuro. Este processo pode ser convenientemente conduzido através da reforma a seco do biogás, que tem a vantagem de consumir dois gases responsáveis pelo efeito estufa. Os principais catalisadores empregados nesse processo são baseados em platina, irídio, ródio, níquel e cobalto, dentre outros. Para reduzir custos e elevar a atividade, seletividade e resistência a coque, pode-se combinar as propriedades dos metais. Neste trabalho, foi investigado o efeito da adição de magnésio e dos métodos de preparo sobre as propriedades de precursores, óxidos do tipo perovskitas (La1-xMgxNiO3; x = 0,0; 0,1; 0,5; 0,9) e de catalisadores de níquel suportados em óxido de lantânio para a reforma a seco do metano, como uma reação modelo do biogás. Os catalisadores foram obtidos por redução das perovskitas, com o objetivo de obter sólidos com a fase ativa (níquel) altamente dispersa. Os precursores foram preparados pelo método do citrato amorfo, coprecipitação/impregnação e de combustão. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, difração de raios X, redução à temperatura programada, adsorção e dessorção de nitrogênio e dessorção à temperatura programada. Os catalisadores foram avaliados na reforma a seco do metano, em 750 °C, por 6 h, empregando uma razão metano/dióxido de carbono igual a 1. A quantidade de carbono depositada sobre os catalisadores, durante a reação, foi quantificada por termogravimetria, análise elementar (C,H e N) e oxidação à temperatura programada. Foram observadas diferentes fases cristalinas, dependendo do método de preparo e da presença e teor de magnésio nos sólidos. A perovskita pura (LaNiO3) só foi obtida pelo método do citrato amorfo, independente do teor de magnésio. Nos outros casos, foram detectadas outras fases coexistindo com perovskitas. Independentemente do método de preparo e do teor de magnésio, as amostras apresentaram baixas áreas superficiais específicas, o que é característico da natureza desses sólidos. Por outro lado, as interações entre metal e suporte variaram de acordo com o método de preparo e o teor de magnésio. A acidez total dos sólidos variou com o teor de magnésio, de diferentes maneiras, dependendo do método de preparo, mas a formação de sítios ácidos fortes e moderados foi sempre favorecida pelo magnésio. Os catalisadores preparados pelo método do citrato conduziram a elevadas conversões de metano e dióxido de carbono e de rendimento de hidrogênio, além de baixos rendimentos de monóxido de carbono, resultando em razões H2/CO acima da estequiométrica. As razões H2/CO variaram entre 7,0 e 11,0 ao longo da reação, sendo que o catalisador mais rico em magnésio conduziu ao valor mais elevado, enquanto aquele isento de magnésio conduziu ao valor mais baixo, entre todos os sólidos. Esses resultados mostram que os catalisadores preparados pelo método do citrato são promissores para a geração de hidrogênio e de gás de síntese rico em hidrogênio, podendo-se controlar o teor de hidrogênio ou monóxido de carbono, através do teor de magnésio.
Abstract: Due to the increase in oil consumption and its contribution to the greenhouse effect, the development of new routes for generating clean and renewable energy is much needed The use of biogas, obtained by anaerobic digestion of biomass, is an attractive alternative because it is a renewable resource. Among the various uses of biogas (mixture of methane and carbon dioxide), one of the most important is its catalytic transformation to generate renewable hydrogen, considered the main energy vector of the future. This process can be conveniently carried out through dry reforming of biogas, which has the advantage of consuming two gases responsible for the greenhouse effect. The main catalysts used in this process are based on platinum, iridium, rhodium, nickel and cobalt, among others. To reduce the costs and increase activity, selectivity and resistance to coke, the properties of metals can be combined. In this work, the effect of magnesium addition and preparation methods on the properties of precursors, perovskite oxides (La1-xMgxNiO3; x = 0.0; 0.1; 0.5; 0.9) and of nickel catalysts supported on lanthanum oxide for dry reforming of methane, as a model reaction of biogas. The catalysts were obtained by reducing the perovskites, in order to obtain solids with highly dispersed active phase (nickel). The precursors were prepared by the amorphous citrate, coprecipitation/impregnation and combustion methods. The samples were characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, temperature programmed reduction, nitrogen adsorption and desorption and temperature programmed desorption. The catalysts were evaluated in dry methane reforming, at 750 ° C, for 6 h, using a methane to carbon dioxide ratio of 1. The amount of carbon deposited on the catalysts, during reaction, was quantified by thermogravimetry, elemental analysis (C, H and N) and temperature programmed oxidation. Different crystalline phases were observed, depending on the preparation method and on the presence and magnesium content in the solids. Pure perovskite (LaNiO3) was only obtained by the amorphous citrate method, regardless of the magnesium content. In the other cases, other phases were detected coexisting with perovskites. Regardless of the preparation method and the magnesium content, the samples showed low specific surface areas, which is characteristic of the nature of these solids. On the other hand, the interactions between metal and support varied according to the method of preparation and the magnesium content. The total acidity of the solids varied with the magnesium content, in different ways, depending on the method of preparation, but the formation of strong and moderate acid sites was always favored by magnesium. The catalysts prepared by the citrate method led to high conversions of methane and carbon dioxide and hydrogen yield, beyond low yields of carbon monoxide, resulting in H2/CO ratios above the stoichiometric one. The H2/CO ratios varied between 7.0 and 11.0 during reaction, the richest magnesium catalyst leading to the highest value, while the magnesium-free catalyst leading to the lowest value, among all solids. These results show that the catalysts prepared by the citrate method are promising for the production of hydrogen and synthesis gas rich in hydrogen, being able to control the content of hydrogen or carbon monoxide by magnesium content.
Palavras-chave: Dióxido de carbono
Biogás
Perovskita
Catalisadores
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química 
Citação: SILVA, Leonardo Brito da. Efeito do método de preparo e da adição de magnésio nas propriedades de catalisadores de lantânio e níquel obtidos a partir de perovskitas. 2021. 153 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2021.
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37884
Data do documento: 10-Mar-2021
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