Estudo de catalisadores obtidos a partir de óxidos do tipo perovskita de Ni, Nb e La aplicados na reforma do metano com CO2 em presença de O2

Abstract

Neste trabalho foi realizado o estudo de catalisadores, obtidos a partir de precursores do tipo perovskita, de níquel, nióbio e lantânio, aplicados na reforma do metano com CO2 em presença de O2 (RMCO). As perovskitas de fórmula LaNiO3 e LaNi0,5Nb0,5O3 foram sintetizadas pelo método citrato e caracterizadas por difração de raios X (DRX) e redução à temperatura programada sob atmosfera de H2 (TPR-H2). Os catalisadores obtidos após redução dos precursores sintetizados foram testados na RMCO, mediante reação superficial à temperatura programada (TPSR) e testes catalíticos de longa duração. Os TPSR foram realizados aplicando-se duas diferentes proporções de O2 (CH4:CO2:O2 = 4:2:1 e 4:2:1,5) e velocidade espacial de 2,33 mL.min-1.mg-1. Os testes catalíticos foram feitos na temperatura de 700 °C, também com duas diferentes proporções de O2, aplicando-se a velocidade espacial de 2,33 mL.min-1 .mg-1 e tiveram duração de 18h. Por meio das análises de DRX e TPR-H2, foi possível concluir que, após redução dos precursores LaNiO3 e LaNi0,5Nb0,5O3, foram obtidos, respectivamente, os catalisadores Ni/La2O3 (LANI10) e Ni/La2O3-LaNbO4 (LANB05). Os perfis de TPSR indicaram que os catalisadores estudados são ativos na RMCO. Por meio dos dados dos testes catalíticos de longa duração, foi possível concluir que o catalisador contendo nióbio apresenta menores valores de conversão de CH4 e CO2 e de rendimento de H2 e CO. Ao se utilizar a maior proporção de O2, os catalisadores apresentaram maiores valores de conversão de CH4 e rendimento a H2, menores valores de conversão de CO2 e menor propensão ao depósito de coque. O catalisador LANB05 apresentou menor propensão ao depósito de coque na superfície, quando comparado ao catalisador obtido a partir da perovskita LaNiO3.

In this work, catalysts obtained from perovskite precursors of nickel, niobium and lanthanum applied in the oxidative CO2 reforming of methane (OCRM) were studied. The LaNiO3 and LaNi0.5Nb0.5O3 perovskites were synthesized by the citrate method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and temperature-programmed reduction under H2 atmosphere (TPR-H2). The catalysts obtained after reduction of synthesized precursors were tested in the OCRM, by temperature-programmed surface reaction (TPSR) and long-term catalytic tests. The TPSR were performed by applying two different O2 ratios (CH4:CO2:O2 = 4:2:1 and 4:2:1.5) and spatial velocity of 2.33 mL.min-1.mg-1. The catalytic tests were carried out at 700 °C, also with two different O2 proportions, applying a spatial velocity of 2.33 mL.min-1.mg-1 and lasting 18 hours. The XRD and TPR-H2 analyzes showed that, after reducing the precursors LaNiO3 and LaNi0.5Nb0.5O3, the catalysts Ni/La2O3 (LANI10) and Ni/La2O3-LaNbO4 (LANB05) were obtained, respectively. The TPSR graphs indicated that the catalysts studied are active in OCRM. Through long-term catalytic tests, it was concluded that the niobium catalyst shows lower conversion of CH4 and CO2 and lower H2 and CO yield. By using a higher proportion of O2, the catalysts show higher CH4 conversion and H2 yield, lower CO2 conversion and lower coke deposition tendency. LANB05 catalyst showed lower surface coke deposit than the catalyst obtained from LaNiO3 perovskite.