Estudo de catalisadores baseados em níquel e lantânio, com e sem adição de carbonato de bário, aplicados na reforma seca do metano

Abstract

Neste trabalho, foram investigados os efeitos da adição de carbonato de bário (BaCO3) a catalisadores baseados em níquel e lantânio (Ni/La2O3) aplicados na reforma seca do metano (RSM). Os precursores dos catalisadores foram preparados pelo método da impregnação por via úmida, com e sem adição de 5% de BaCO3 em massa ao suporte. Os precursores catalíticos foram caracterizados por Análise Termogravimétrica (ATG), Difração de Raios X (DRX) e Redução com hidrogênio à Temperatura Programada (TPR-H2). Após redução dos precursores catalíticos e ativação, os catalisadores também foram caracterizados por DRX. Análises de Reação Superficial à Temperatura Programada (TPSR) e testes catalíticos de longa duração (18 h a 700°C) foram utilizados para avaliar a atividade, a seletividade e a estabilidade dos catalisadores na RSM. Para avaliar comparativamente a deposição de coque nos catalisadores, análises de Oxidação com oxigênio à Temperatura Programada (TPO-O2) foram realizadas após TPSR e testes catalíticos de longa duração. Os perfis de TPSR indicaram que os quatro catalisadores são ativos na RSM; a formação de água, provavelmente por meio da reação RWGS, foi observada para todos, porém com maior intensidade para os catalisadores contendo BaCO3. Os testes catalíticos de longa duração mostraram que o catalisador contendo BaCO3 calcinado a 800 °C apresentou conversões de CH4 e CO2 comparáveis às dos catalisadores sem esse promotor. Além disso, por meio de análises de TPO-O2 após os testes catalíticos de longa duração, observou-se que os catalisadores contendo BaCO3 apresentaram menor quantidade de carbono depositado. Com base nisso, inferiu-se que a adição de BaCO3 a catalisadores Ni/La2O3 pode reduzir a deposição de coque na superfície desses sistemas catalíticos, tornando-os mais resistentes à desativação.

In this work, the effects of the addition of barium carbonate to nickel-lanthanum-based (Ni/La2O3) catalysts applied to dry reforming of methane (DRM) were investigated. The catalyst precursors were prepared by the wet impregnation method, with and without addition of 5% BaCO3 by mass of the support. The catalytic precursors were characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffraction (XRD) and Temperature-Programmed Reduction with hydrogen (TPR-H2). After reduction of catalytic precursors and activation, the catalysts were also characterized by XRD. Temperature-Programmed Surface Reaction (TPSR) analyzes and long-term catalytic tests (18 h at 700 °C) were used to evaluate catalyst activity, selectivity and stability in DRM. To compare coke deposition in catalysts, Temperature-Programmed Oxidation with oxygen (TPO-O2) analyzes were performed after TPSR and long-term catalytic tests. TPSR profiles indicated that the four catalysts are active in DRM; water formation, probably through the RWGS reaction, was observed for all, but with greater intensity for BaCO3-containing catalysts. Long-term catalytic tests showed that the BaCO3-containing catalyst calcined at 800 °C showed CH4 and CO2 conversions comparable to catalysts without this promoter. In addition, by TPO-O2 analysis after long-term catalytic tests, it was observed that BaCO3-containing catalysts had lower carbon deposition. Based on this, it was inferred that the addition of BaCO3 to Ni/La2O3 catalysts can reduce coke deposition on the surface of these catalytic systems, making them more resistant to deactivation.