Síntesis mediante autocombustión asistida por microondas de óxidos Ni-Mg-Al promovidos con Pr y su empleo en el reformado seco de metano

En el presente trabajo de grado, se obtuvieron catalizadores tipo óxidos mixtos de Ni-Mg-Al promovidos con Pr (1-12%), mediante el método de autocombustión asistida por microondas los cuales fueron comparados con catalizadores sintetizados por autocombustión convencional y coprecipitación. Se estudió el papel promotor del Pr y el efecto del método de síntesis sobre las propiedades fisicoquímicas y el desempeño catalítico de los sólidos en la reacción de reformado seco de metano. Los catalizadores fueron caracterizados por diversas técnicas analíticas con el objetivo de evaluar su composición química, propiedades térmicas, estructurales, oxido reductivas, básicas, texturales, y morfológicas. La evaluación catalítica fue estudiada a través de perfiles de actividad entre 500 y 750 °C (curvas light-off) con WHSV de 60 Lg-1h-1 y pruebas de estabilidad durante 1 h a 700 °C y a 600 °C durante 10 h con WHSV de 120 Lg-1h-1. Los resultados permitieron evidenciar que el incremento en el contenido de Pr promueve la reducción del Ni, influencia la formación de fases con menor cristalinidad, promueve un incremento en la fortaleza de los sitios básicos, aumenta la capacidad de captura de CO2 a alta temperatura y favorece la formación de menores tamaños de partícula de Ni0. A su vez, el método por autocombustión asistida por microondas, facilita la reducción de Ni, evita la formación de fases espinélicas, permite la obtención de catalizadores principalmente macroporosos, con baja área superficial y con sitios básicos de alta estabilidad térmica. Independiente del método de síntesis y del contenido de Pr, los catalizadores pueden formar carbonatos superficiales que son estables térmicamente, además, son capaces de capturar CO2 en función de su basicidad y de liberarlo a alta temperatura, esto permitió hacer una contribución al mecanismo de la reacción ya reportado. Los resultados de la evaluación catalítica mostraron que el Pr no influencia la actividad, pero si mejora la estabilidad. Se logró establecer que con una cantidad de Pr del 6% se mejora la estabilidad catalítica y se disminuye la formación de depósitos carbonáceos. La evaluación catalítica para los diferentes métodos de síntesis permitió evidenciar que el tamaño de sitio activo en estos catalizadores no es el parámetro más influyente, sino que son más significativos la cantidad y estabilidad térmica de los sitios básicos. En general, se observó mayor estabilidad y menor formación de coque para los sólidos obtenidos por autocombustión con o sin microondas en comparación con el sólido obtenido por coprecipitación. Por su parte, los sólidos mostraron relaciones molares de H2/CO entre 1 y 2 y se logró verificar la formación de depósitos carbonáceos en forma de whiskers de carbono.

• Autores: Ojeda Niño, Óscar Hernán
• Fecha de publicación: 2018
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/64042
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/64042; http://bdigital.unal.edu.co/64759/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; Efecto invernadero; Gas de síntesis; Reformado seco; Praseodimio A partir de la realización de este trabajo y para futuras investigaciones, se recomienda lo siguiente: 1. Realizar un análisis superficial de los catalizadores reducidos mediante XPS con el fin de elucidar si existen interacciones entre el Ni y Pr y con base en ello explicar los efectos del Pr sobre la reducibilidad y el tamaño de partícula de Ni0. 2. Realizar estudios in situ por medio de espectroscopia DRIFT usando la atmósfera de reacción (CH4 + CO2) con el fin de hacer contribuciones más claras al mecanismo de la reacción. En estos estudios, resultaría de gran aporte el desarrollo de experimentos por pulsos para conocer si el metano reacciona directamente con los carbonatos superficiales a través de un mecanismo Mars Van Krevelen. 3. Desarrollar experimentos de estabilidad a mayores tiempos de reacción, sin diluyente y a más baja temperatura. 4. Estudiar el efecto de otros elementos de tierras raras como el La sobre el cual se conoce la formación de carbonatos estables térmicamente. 7. Recomendaciones A partir de la realización de este trabajo y para futuras investigaciones, se recomienda lo siguiente: 1. Realizar un análisis superficial de los catalizadores reducidos mediante XPS con el fin de elucidar si existen interacciones entre el Ni y Pr y con base en ello explicar los efectos del Pr sobre la reducibilidad y el tamaño de partícula de Ni0. 2. Realizar estudios in situ por medio de espectroscopia DRIFT usando la atmósfera de reacción (CH4 + CO2) con el fin de hacer contribuciones más claras al mecanismo de la reacción. En estos estudios, resultaría de gran aporte el desarrollo de experimentos por pulsos para conocer si el metano reacciona directamente con los carbonatos superficiales a través de un mecanismo Mars Van Krevelen. 3. Desarrollar experimentos de estabilidad a mayores tiempos de reacción, sin diluyente y a más baja temperatura. 4. Estudiar el efecto de otros elementos de tierras raras como el La sobre el cual se conoce la formación de carbonatos estables térmicamente. Óxidos mixtos; Microondas; Autocombustión; Óxidos mixtos; Greenhouse effect; Syngas; Dry reforming; Mixed oxides; Praseodymium; Autocombustion
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