Estudo da reação de oxidação preferencial do co sobre o sistema CuO/CeO2-TiO2

Abstract

Recebido em 24/2/10; aceito em 21/6/10; publicado na web em 17/9/10 CO PREFERENTIAL OXIDATION ON CuO/CeO 2 -TiO 2 SYSTEM. Cu catalysts supported on CeO 2 , TiO 2 and CeO 2 /TiO 2 were prepared by precipitation method and used for preferential oxidation of carbon monoxide contained in a hydrogen flow generated by methane steam reforming. The samples were characterized by XRD, BET and TPR techniques. The catalytic properties were studied in the 50-330ºC range by using a quartz micro-reactor vertically positioned on an electrical furnace. The results showed that the small copper particles generated with the lower metal content are the most easily reducible and give the best catalytic performance. In respect of support effect, the strong metal-support interaction and the redox characteristics of the CuO x -CeO 2 series resulted in the best catalytic results, especially with the sample with 1% copper content.Keywords: PROX-CO; copper; ceria. INTRODUÇÃOEstudos recentes relacionados com a tecnologia de células a combustível, especialmente aqueles envolvendo membranas poliméricas de troca iônica (PEMFC), têm estimulado o interesse pela reação de oxidação preferencial do monóxido de carbono (PROX-CO). Uma vez que as células PEMFC utilizam como fonte de energia o hidrogênio com elevada pureza, a reação de PROX-CO apresenta-se como um meio de purificar o hidrogênio produzido pelas reações de reforma do metano. 1-10O método convencional de produção de hidrogênio combina as reações de reforma a vapor do metano com a reação de deslocamento gás-água (WGS -water gas shift reaction), e os gases gerados apresentam a seguinte composição aproximada: 45% H 2 , 25% CO 2 , 10% H 2 O, 20% N 2 e 0,5-1% CO.1,2 Essa quantidade de CO presente no gás de reforma precisa ser removida devido a efeitos adversos que provoca no anodo das células PEMFC, ocasionando a desativação do eletrocatalisador de Pt que está depositado sobre uma camada difusora à base de carbono e teflon (PTFE). Assim, é necessária a remoção do CO, reduzindo seus níveis para valores menores que 10 ppm.1 Para alcançar esse nível de concentração, alguns caminhos são estudados: metanação catalítica, separação por membrana de Pd e oxidação preferencial do CO (PROX-CO).1,11 Destas, a PROX é a que oferece menor custo na redução dos níveis de CO sem o consumo excessivo de hidrogênio. 1Juntamente com a PROX-CO (Equação 1), a reação indesejada de oxidação do hidrogênio (Equação 2) pode ocorrer, diminuindo a eficiência do processo.(1)O catalisador convencional para a PROX-CO é Pt/g-Al 2 O 3 , porém diferentes tipos de catalisadores mostraram ser eficientes para a reação. Estes podem envolver fases ativas de metais nobres suportados, como platina e ouro, ou ainda metais não-nobres, como o cobre suportado em óxidos. 1,2Os catalisadores de metais nobres exibem boa atividade catalí-tica em temperaturas entre 150-250 ºC mas, além de apresentarem um alto custo, no geral, são pouco seletivos.3 Por outro lado, alguns catalisadores de metais não nobres suportados em óxidos têm se mostrado efic...

Fe2O3/MCM‐41 as catalysts for methyl orange degradation by Fenton‐like reactions

“…According to Maciel and Assaf, 59 the presence of three reduction peaks is also related to the fact that, in supported catalysts, peaks at lower temperatures are associated with a reduction of Fe 2 O 3 species into small particles bound to the support surface. Similarly, those at higher temperatures correspond to a reduction of bulk Fe 2 O 3 present in larger particles bound to the carrier 59 . The intensity of hydrogen consumption peaks is evidently higher for catalysts with higher iron content on the support.…”

“…Degrees of reduction decreases as the mass content of Fe 2 O 3 on the support increases. According to Maciel and Assaf, 59 such reduction depends on particle size and mass content of metal in each sample. Thus, in materials having higher mass content of Fe 2 O 3 , the formation of Fe 2 O 3 clusters occurred on the support surface.…”

Avaliação de sistemas catalíticos à base de CuO/CeO2 na reação de oxidação preferencial do CO em presença de H2

“…Mesmo considerando as performances catalíticas semelhantes destas amostras, observa-se que a amostra A1 que contém menor concentração de CuO apresentou percentuais mais elevados de conversão do CO, isto é, apresentou uma atividade catalítica mais expressiva em comparação a amostra A2. Uma pesquisa sobre oxidação preferencial do CO, utilizando como catalisador o sistema CuO/CeO 2 -TiO 2 , também concluiu que diminuições no teor metálico da espécie ativa leva a aumentos na taxa de conversão do CO [12]. Em outras palavras, no caso específico desse estudo, é possível afirmar que quanto maior a concentração de óxido metálico na estrutura do catalisador, menor será a sua atividade no sentido de oxidar as moléculas de CO. Uma possível explicação para isto está no fato de que quanto maior a quantidade de espécie redutível (óxidos metálicos) presente na amostra, maior é a quantidade de água formada durante o processo de redução.…”

Catalytic Evaluation of CuO/[Si]MCM‐41 in Fenton‐like Reactions

“…The aforementioned behavior suggests differences in the size of particles formed on the surface of [Si]MCM-41 by agglomeration of underlying CuO particles. According to Maciel and Assaf [27], the presence of two reduction peaks may also be due to the fact that, in supported catalysts, peaks at lower temperatures are associated with reduction of small-particle species.…”