Nanopartículas catalisadoras suportadas por materiais cerâmicos

Abstract

INTRODUÇÃOO desenvolvimento da catálise como ciência autônoma passou por diversas fases, desde que Berzelius em 1836 criou o termo "catálise", para descrever processos que eram ativados por pequenas quantidades de substâncias, dando origem a transformações químicas sem serem consumidas. Essas substâncias que permitem que as transformações de matérias primas, num determinado processo químico, sejam rápidas, foram denominadas catalisadores. Como definição geral temse que o catalisador aumenta a velocidade de uma reação sem ser consumido no processo (IUPAC, 1976).A preparação de catalisadores foi durante muitos anos considerada uma arte restrita aos alquimistas. Contudo, a partir do século passado, as bases teóricas da preparação dos catalisadores têm sido estudadas e desenvolvidas, podendo-se afirmar que a preparação de catalisadores é hoje um ramo da ciência. Dois exemplos podem ilustrar esta afirmação: a síntese das zeólitas de estruturas cristalinas com poros de dimensões inferiores a 5 nm e a dispersão de baixos teores de metais em escala atômica em suportes cerâmicos [1].As principais propriedades dos catalisadores (atividade, seletividade, estabilidade, resistência mecânica e condutividade térmica) estão intimamente relacionadas a sua composição e tecnologia de preparação [1,2]. Essas propriedades dependem, principalmente, da seleção entre os diversos materiais e dos métodos de preparação. Por exemplo, na preparação de um catalisador de níquel suportado, para a hidrogenação de benzeno, podem ser selecionados diferentes materiais de partida de níquel. Este catalisador pode envolver nitratos, cloretos, óxidos, entre outros, e para suporte da fase metálica (Ni) podem ser usados sílica, alumina, óxido de magnésio, óxido de titânio, zeólitas, e demais materiais refratários. Dentro dos métodos de preparação freqüentemente usados para obter esses catalisadores estão os métodos: impregnação e sol gel [2].Muitos catalisadores usados em processos industriais são robustos sólidos inorgânicos, usualmente óxidos de metais ou estruturas suportadas, os quais têm sido preparados por impregnação úmida [1], método desenvolvido em 1920. Este processo não permite o essencial controle dos sítios metálicos em geral, obtendo-se assim catalisadores com superfície não uniforme. Este fato dificulta a caracterização dos mesmos, e na maioria dos casos a análise da relação entre estrutura e desempenho é fracamente definida. Como resultado, os mecanismos catalíticos são entendidos somente a nível macroscópico. Portanto, o progresso da eficiência da catálise não tem sido cientificamente alcançada para maioria dos sistemas a nível molecular [3].Contudo, catalisadores contendo metais preparados por reações entre apropriados complexos orgânicos e inorgânicos e superfícies de óxidos inorgânicos, os quais possuem química e estruturalmente superfícies controladas, também podem Nanopartículas catalisadoras suportadas por materiais cerâmicos

Dry reforming of methane: Effect of different calcination temperatures of Al2O3 and Mg‐Al2O3 supports on Ni catalysts

“…The first peak at 26 corresponds to silica present in the samples due to the mixture before reactions. [40,41] The second peak at 44 was also found by Carreño et al [42] in studies about supported catalysts, and they identified it as metallic Ni. According to Ay and Üner, [43] this peak indicates the formation of metallic Ni during in-situ activation, which explains its absence in the XRD results of catalysts before the reaction (Figure 3).…”

Reforma catalítica do metano sobre 1,5%Ni/α-Al2O3 dopado com elementos metálicos diferentes

“…É sabido que a presença do coque pode atuar como um agente de envenenamento do catalisador em reações de reforma catalítica [13]. Um estudo sobre nanopartículas catalisadoras suportadas por materiais cerâmicos, concluiu que os catalisadores a base de Ni/a-Al 2 O 3 dopados com óxidos metálicos, tais como, Fe 2 O 3 , SiO 2 e CeO 2 operando em condições similares aos catalisadores Ni/a-Al 2 O 3 são menos propensos à formação de estruturas a base de carbono, isto é, são mais resistentes à formação de coque e conseqüentemente apresentam atividades catalíticas superiores, atribuindo aos elementos dopantes este aumento na resistência dos catalisadores [14]. Por meio dos gráficos de conversão do CH 4 , Fig.…”

Ni/α-Al₂O₃ Catalysts Modified with ZnO and Fe₂O₃ for Steam Reforming of the Natural Gas

“…However, after 260 min of reaction, the catalytic activity increases in both cases and introduces stable between 30 and 50% of conversion, without significant falls until the end of the reaction. Studies about catalytics nanoparticles supported by ceramics materials show that the Ni/α-Al 2 O 3 catalysts modifieds with metallics oxides, such as Fe 2 O 3 , SiO 2 and CeO 2 , operating in similar conditions to Ni/α-Al 2 O 3 catalysts not modified, are less prone to the structures of carbon formation, i. e., they are more resistant to the coke formation and consequently presented superior catalytic activities [8].…”