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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Ruiz, Juan Alberto Chavez
Título: Combustão Catalítica de Metano Usando Paládio Suportado em Peneiras Moleculares
Ano: 2005
Orientadora: Profa. Dra. Heloise de Oliveira Pastore
Coorientador: Prof. Dr. Marco André Fraga
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Combustão catalítica, Metano, Gás natural, Paládio
Resumo: A participação do gás natural na geração de energia vem crescendo significativamente nos últimos anos, tanto no Brasil como no mundo. O seu uso na combustão gera menor emissão de poluentes quando comparado aos outros combustíveis fósseis. Isto é muito importante numa época em que países do mundo inteiro concentram esforços para atender a meta do protocolo de Kyoto. Neste sentido o governo brasileiro vem incentivando o uso do gás natural visando atingir, em 2010, uma participação de até 12 % deste combustível na matriz energética do país. Esta Tese teve como objetivo determinar a utilidade das peneiras moleculares como suporte de catalisadores de paládio, na reação de combustão catalítica de metano com fins de geração de energia em baixas temperaturas. Para isso, foram sintetizadas peneiras moleculares micro e mesoporosas do tipo ETS-10, (Si e AI)-MCM-41 e meso-SAPO. As estabilidades térmicas dessas peneiras moleculares indicaram que para a reação de interesse, somente o MCM-41 seria útil, tanto puramente silícico (Si-MCM-41) como com alumínio (AI-MCM-41). Também foram estudados os efeitos causados por aditivos como cério, lantânio e zircônio, introduzidos por impregnação nos suportes antes da impregnação do paládio. A estrutura dos suportes do tipo MCM-41 apresentaram uma boa estabilidade térmica até 900°C e o suporte a base de silicato demonstrou ser mais estável do que o AI-MCM-41. A caracterização realizada permitiu verificar a presença de óxido de paládio (PdO) nos catalisadores. Os catalisadores de ambas as séries Si-MCM-41 e AI-MCM-41 foram ativos na reação de interesse. O paládio suportado na série Si-MCM-41 apresentou maior atividade que quando suportado na série AI-MCM-41. Este fato pode estar relacionado com a diferença no caráter hídrofílico/hidrofóbico do suporte. A acidificação dos suportes antes da impregnação do paládio melhorou performance catalítica enquanto que a presença de aditivos não apresentaram a melhora esperada, o que pode estar relacionado ao fato que os aditivos na superfície do suporte dificultem a interação do paládío com o MCM-41. De fato, os catalisadores Pd/H-Si-MCM-41 e Pd/H-AI-MCM-41 mostraram-se mais eficientes para a ativação da combustão de metano.
Abstract: The partieipation of the natural gas in energy generation has grown significantly in the last years in Brazil as well as in the world. Its use in the combustion generates emission pollutants in lower degrees when compared to other fossils fuels. This is very important in times when the goals of the Kyoto's protocol have to be achieved. In this sense, the Brazilian government encourages the use of the natural gas aiming at achieving, in 2010, a participation of up to 12% of this fuel in the energy matrix of the country. This Thesis had the objectíve to study the feasibility of the use of molecular sieves as supports for palladium catalysts, in the reaction of catalytic combustion of methane, for energy generation at lower temperatures. For that, micro and mesoporous molecular sieves of the kind of ETS-10, (Si and AI)-MCM-41 and meso-SAPO were prepared. The thermal stabilities of these molecular sieves indicated that for the reaction of interest, only the MCM-41 would be useful, either as purely silicate (Si-MCM-41) or as aluminumsilicate (AI-MCM-41). Also the effects caused by additives such as cerium, lanthanum and zirconium, introduced by impregnation in the supports before the impregnation of the palladium were studied. MCM-41 structure presented good thermal stability until 900 °C and the silicate composition (Si-MCM-41) showed to be more stable than the AI-MCM-41. The presence of palladium oxide (PdO) in the catalysts was also observed during characterization. The catalysts of both series Si-MCM-41 and AI-MCM-41 were active in the reaction of interest. Palladium supported in Si-MCM-41 presented better activity than when supported in the AI-MCM-41. This fact can be related with the difference in the hydrofilic/hydrofobic character of the support. The acidification process in the MCM-41 supports before palladium impregnation got better the catalytie performance, while the presence of additives in the mesoporous supports did not improve the catalytic performance as expected, probably due to the fact that the additives in the supports surface made the interaction between palladium and MCM-41 more difficult. In fact, Pd/H-Si-MCM-41 and Pd/H-AI-MCM-41 catalysts showed to be more efficient for the activation of the methane combustion.
Arquivo (Texto Completo): vtls000359864.pdf ( tamanho: 8,91MB )

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