Estudo da oxidação total do etanol usando óxidos tipo perovskita LaBO3 (B= Mn, Ni, Fe)

Abstract

Recebido em 16/11/05; aceito em 1/3/07; publicado na web em 30/7/07 STUDY OF TOTAL OXIDATION OF ETHANOL USING THE PEROVSKITE-TYPE OXIDES LaBO 3 (B= Mn, Ni, Fe). The present work investigated the effect of coprecipitation-oxidant synthesis on the specific surface area of perovskite-type oxides LaBO 3 (B= Mn, Ni, Fe) for total oxidation of ethanol. The perovskite-type oxides were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption (BET method), thermogravimetric analysis (TGA-DTA), TPR and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Through method involving the coprecipitation-oxidant was possible to obtain catalysts with different BET specific surface areas, of 33-51 m 2 /g. The results of the catalytic test confirmed that all oxides investigated in this work have specific catalytic activity for total oxidation of ethanol, though the temperatures for total conversion change for each transition metal.Keywords: perovskites; oxidation; ethanol. INTRODUÇÃOHá uma crescente necessidade de aprimorar os processos de produção industrial, racionalizar as formas de utilização de energia e desenvolver métodos de obtenção de produtos com menor impacto ao meio ambiente, levando desta forma a inovações tecnológicas que passam obrigatoriamente pelo desenvolvimento de catalisadores 1 . Essa necessidade deve-se ao fato de que cerca de 90% dos produtos de transformação da indústria química utilizam catalisadores em alguma etapa de sua produção 2 . Essa utilização é, ainda, superior quando se consideram as reações de controle ambiental 1,3 .O etanol é muito usado na geração de energia, principalmente como combustível em veículos automotores, que produzem altas emissões de aldeídos (principalmente formaldeído e acetaldeído). Estes compostos, quando emitidos diretamente para a atmosfera, participam como precursores de reações fotoquímicas, produzindo ácido nítrico e nitrato de peroxiacetila (PAN), entre outros. Esses compostos são, em geral, fitotóxicos ou irritantes para os olhos e vias respiratórias 4 .A combustão catalítica constitui uma alternativa mais conveniente para eliminar compostos orgânicos, em baixas concentrações, em fase de vapor. As principais vantagens deste processo, comparado com outras formas de descontaminação, são a alta eficiência em baixas concentrações de poluentes, pouco consumo de energia, uso de unidade de depuração de pequeno porte e baixa produção de poluentes secundários, principalmente óxido de nitrogênio 5 . A utilização de catalisadores em veículos automotores é um importante exemplo do emprego de processos catalíticos no controle da emissão de poluentes 3 .As perovskitas, cujo nome deriva do titanato de cálcio CaTiO 3 , são estruturas com fórmula ABX 3 . Em geral são materiais cerâmicos que combinam elementos metálicos com não-metálicos, usualmente oxigênio 6 . Os mais numerosos e interessantes compostos com a estrutura da perovskita são os óxidos, porém alguns carbetos, nitretos, haletos e hidretos também cristalizam com essa estrutura. Os óxidos com esta estrutura apresentam a fórmula geral ABO 3 (...

LaNi0.3Co0.7O3-δ and SrFe0.2Co0.8O3-δ Ceramic Materials: Structural and Catalytic Reactivity under CO Stream

“…For example, increasing substitution of Sr 2+ for La 3+ on the A-site of LaFe 0.2 Co 0.8 O leads to increased oxygen nonstoichiometry and subsequently increased ionic conductivity at the expense of stability of the cubic perovskite phase [8] Recently, these materials have been used for catalyst or supported media for the production of oxygen from air [9], which justifies its constant research. This fact is attributed to the capacity of this simple structure to accommodate a wide variety of ions with different valences and it can be easily synthesized due to its chemical structure flexibility [10,11], indicating the importance of this type of perovskite oxide. However, only a small fraction of materials presenting perovskite structure has been explored in the catalysis field at low temperature [12][13][14], although a catalyst is actually used in the majority of the chemical and petrochemical industrial processes.…”

Síntese da perovsquita do tipo LaNiO3 através do método dos precursores quelantes usando EDTA: otimização do teor de agente quelante

“…[1][2][3] Os compostos mais numerosos e interessantes com a estrutura perovsquita são os óxidos mistos com fórmula geral ABO 3 , no qual geralmente o sítio A é ocupado por um elemento terra rara e/ou um alcalino terroso e o sítio B é um metal de transição 3d, no estado de oxidação +3. Além disto, para que a estrutura perovsquita seja formada é necessário que a soma das cargas dos cátions A e B seja +6.…”

“…Além disto, para que a estrutura perovsquita seja formada é necessário que a soma das cargas dos cátions A e B seja +6. 2,[4][5][6][7][8] A perovsquita do tipo LaNiO 3 é um óxido metálico terra rara típico, que tem sido amplamente investigado como estudo de caso dentre as perovsquitas de terras raras contendo Ni 3+ .…”

“…3,10 Os efeitos das rotas de preparação e temperatura de calcinação na composição da fase e estrutura cristalina dos materiais do tipo LaNiO 3 são considerados importantes devido aos seus efeitos nas propriedades eletrônicas, que afetam a condutividade, bem como as propriedades catalíticas do material final. 2,9,12 Nas últimas décadas vários métodos de síntese têm sido utilizados para preparação de óxidos mistos com estrutura perovsquita, dentre os quais podemos destacar: sol-gel, precursores poliméricos, precursores quelantes, gel-proteico, combustão, síntese via micro-ondas, etc. Em geral, estes métodos visam à obtenção de um material com alta homogeneidade, baixa quantidade de impurezas, monofásico e com tamanho de partícula e área superficial adequados para diferentes finalidades.…”

“…Em geral, estes métodos visam à obtenção de um material com alta homogeneidade, baixa quantidade de impurezas, monofásico e com tamanho de partícula e área superficial adequados para diferentes finalidades. 2,5,9,10 Para produzir um óxido misto do tipo perovsquita, pode-se usar uma mistura contendo os íons metálicos desejados na forma de sais solúveis no meio estudado e um agente complexante e/ou um combustível. Em geral, o que ocorre durante a síntese em solução é a complexação dos cátions metálicos pelos ligantes escolhidos por cada um destes métodos, seguida de reações que promovem a distribuição destes cátions metálicos numa matriz complexa, tais como polimerização inorgânica, condensação, desidratação, etc.…”