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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo da reação de redução do NO pelo CO em catalisadores modelo de cobre e paládio suportados alumina e ceria-zircônia
Título(s) alternativo(s): Study of NO reduction by CO with model catalysts containing copper and palladium supported on alumina and ceria-zirconia
Autor: Montani, Samara da Silva 
Primeiro orientador: Zotin, Fatima Maria Zanon
Primeiro coorientador: Henriques, Cristiane Assumpção
Primeiro membro da banca: Zotin, José Luiz
Segundo membro da banca: Passos, Fabio Barboza
Terceiro membro da banca: Mattos, Lisiane Veiga
Quarto membro da banca: Santos, Luz Amparo Palacio
Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de catalisadores de cobre e paládio suportados em óxido misto de cério-zircônio (CZ) e em alumina (Al2O3) na reação de redução do NO pelo CO, em ausência de oxigênio. Os suportes puros e impregnados com Cu e Pd foram denominados CZ, CuCZ, PdCZ, Al2O3, Cu/Al2O3 e Pd/Al2O3. Foi utilizada uma γ-alumina comercial enquanto que o CZ foi preparado por coprecipitação. Os metais foram adicionados ao suporte por impregnação sem excesso de solução, no teor de 8% (m/m) para o Cu e 0,5% para o Pd. Os catalisadores gerados foram caracterizados por ICP-OES, fisissorção de N2, DRX, espectroscopia Raman, TGA-DTA e TPR. A avaliação catalítica foi realizada utilizando-se uma mistura de 1%NO e 1%CO em He. As conversões foram acompanhadas ao longo de uma rampa de temperatura, desde a temperatura ambiente até 500°C (curvas de light-off). Além disso, as conversões foram avaliadas em patamares de temperatura a cada 100°C, desde a temperatura ambiente até 500°C. Foi avaliado ainda o efeito de um pré-tratamento redutor na atividade e seletividade dos catalisadores. A caracterização mostrou que a impregnação do metal não causou mudanças significativas na estrutura do suporte, embora tenham sido identificados aglomerados do metal na superfície do catalisador. Os catalisadores suportados em CZ apresentaram maior atividade em temperaturas mais baixas, até 300°C, indicando que as interações dos metais com o suporte influenciam nessa faixa de temperatura. O Cu/CZ formou N2O somente até 250°C, sendo seletivo a N2 a partir desta temperatura.. Quanto ao Cu impregnado em alumina houve queda significativa na conversão comparado ao Cu/CZ. O Pd/CZ formou N2O tanto em baixa quanto em alta temperatura, sendo seletivo a N2 somente a partir de 400°C. Já o Pd/Al2O3 se mostrou menos ativo que o Pd/CZ, com formação de N2O acima de 250°C, sendo seletivo a N2 somente após 450°C. Os testes de conversão em patamares de temperatura indicaram que, para os catalisadores à base de Pd e, em particular para aquele suportado em CZ, ocorre um aumento pronunciado na formação de N2O ao se passar a temperatura de reação de 100 para 200 ºC. Ao se manter esta temperatura de reação, ocorre um lento decréscimo da atividade do catalisador, estabilizando-se num patamar inferior. Este comportamento é a explicação da presença de um máximo intermediário na conversão de NO durante a reação em programação de temperatura. A redução prévia do catalisador promove a atividade dos catalisadores contendo Cu mas afeta pouco os catalisadores de Pd. Propõe-se que a maior formação de N2O nos catalisadores suportados em CZ esteja associada à presença de sítios metálicos com grau de oxidação intermediário, favorecidos pela labilidade dos oxigênios da rede deste suporte
Abstract: The objective of this work was to evaluate the performance of copper and palladium catalysts supported on alumina or cerium-zirconium mixed oxide (CZ) in the reaction of NO reduction by CO, in absence of oxygen. Pure supports and respective catalysts were named as CZ, CuCZ, PdCZ, Al2O3, Cu/Al2O3 and Pd/Al2O3. A commercial γ-alumina and a CZ prepared by co-precipitation were used as carriers. Metals were introduced by wetness impregnation with a metal content of 8 wt.% of Cu and 0,5 wt.% of Pd. The catalysts were characterized by ICP-OES, N2 physisorption, XRD, Raman spectroscopy, TGA-DTA and TPR. Catalyst evaluation was carried out with a 1% equimolar mixture of NO and CO in He. The reactants conversions and products yields were measured in temperature programmed test from ambient temperature up to 500 ºC (light-off curves). Moreover, this reaction was also studied using a temperature step protocol until a stable conversion was achieved in each condition. The effect of a pre-reduction treatment on activity and selectivity was investigated for some catalysts. Characterization results indicated that metal impregnation did not impart significant changes in the support structure; some bulk copper oxide was observed on CZ and alumina supported catalysts. CZ supported catalysts were more active in low reaction temperatures (up to 300 ºC) indicating that metal-support interactions may be affecting the activity in this temperature range. CuCZ catalyst formed N2O up to 250 ºC and was selective to N2 at higher temperatures. In contrast, CuAl2O3 catalyst was less active than CuCZ. PdCZ formed N2O over a broad range of temperatures and was selective to N2 at temperatures above 400 ºC. Although less active, PdAl2O3 also formed N2O up to high temperatures. Tests at constant temperatures showed that on Pd catalysts and, particularly PdCZ, there was a pronounced increase in N2O formation when reaction temperature was raised from 100 to 200 ºC followed by a slow decrease in the catalyst activity at this later temperature. This behavior as associated to a maximum on NO conversion at intermediate temperatures observed in the light off curves for CZ supported catalysts. Previous catalyst reduction in presence of hydrogen promoted the activity of copper catalysts but had little effect on Pd ones. It is proposed that the more pronounced formation of N2O on CZ supported catalysts is associated with metal sites with intermediate oxidation state, favored by the mobility of oxygen atoms of the carrier structure
Palavras-chave: Ceria-zirconia
Palladium
Copper
No reduction by CO
Alumina
N2O
Cério-zircônio
Paládio
Cobre
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: MONTANI, Samara da Silva. Estudo da reação de redução do NO pelo CO em catalisadores modelo de cobre e paládio suportados alumina e ceria-zircônia. 2014. 142 f. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12050
Data de defesa: 24-Fev-2014
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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