Recebido em 26/7/06; aceito em 18/5/07; publicado na web em 16/10/07 REDUCTION KINETICS OF A CuO/ZnO/Al 2 O 3 CATALYST. The reduction kinetics of a CuO/ZnO/Al 2 O 3 catalyst by hydrogen was investigated isothermally and by temperature programmed reduction (TPR). Two reducible Cu 2+ species were detected; the first one was identified as CuO bulk and the other as Cu 2+ strongly interacting with alumina, possibly in the form of copper aluminate. The activation energies for the reduction of these two species were 60 and 90 kJ mol -1 , respectively, and the reaction order with respect to hydrogen was one. The isothermal reduction data showed that the isotropic growth model is the most appropriate to describe the reaction rate data for both Cu 2+ species.Keywords: kinetics of reduction; thermoprogrammed reduction; activation energy.
INTRODUÇÃOCatalisadores do tipo CuO/ZnO/M 2 O 3 (M = Al, Cr) são usados em importantes processos industriais, tais como síntese de metanol, produção de hidrogênio e remoção de compostos orgânicos 1,2 . Este sistema catalítico tem atraído grande interesse acadêmico na elucidação da sua preparação, em especial da etapa de co-precipitação na qual importantes mudanças físico-químicas ocorrem, tais como a formação de diferentes fases de carbonatos, hidróxidos e hidroxicarbonatos, a depender das condições de preparação 1,3,4 . O processo de preparação do catalisador CuO/ZnO/M 2 O 3 (M = Al, Cr) é representado na Figura 1 através de um diagrama de causa e efeito, no qual as principais etapas da preparação juntamente com as suas variáveis são apresentadas.A primeira etapa da preparação é a coprecipitação (i.e., precipitação simultânea das espécies), trata-se de um fenômeno complexo que tem forte influência sobre as propriedades finais do catalisador.A precipitação inicia-se pela nucleação, na qual íons se combinam em solução formando os cristalitos, que darão origem às partículas do precipitado. Após esta fase, dá-se o crescimento dos cristais e a precipitação propriamente dita. Durante a precipitação o meio deve ser mantido homogêneo e a temperatura deve ser cuidadosamente controlada, especialmente em misturas viscosas.O objetivo da co-precipitação é produzir um precipitado floculado multicomponente no qual o microcristal contendo a espécie ativa é envolvido pelos cristais do precursor do suporte, com um pequeno tamanho de cristal para a espécie ativa e o suporte 5 . A preparação do catalisador CuO/ZnO/Al 2 O 3 resulta em um alto grau de interdispersão dos seus componentes 6 . Finalizada a precipitação, a próxima etapa é a maturação. O objetivo desta etapa é aguardar que as reações físico-químicas que estão ocorrendo no reator atinjam o equilíbrio, para permitir a formação de outras fases desejáveis e para promover o crescimento dos cristais. As principais variáveis deste processo são tempo e temperatura de maturação.