Actividade e desactivação de catalisadores bi-metálicos suportados

Abstract

Estudou-se o comportamento de ligas Ni-Cu suportadas em sílica, no que se refere às reacções de formação de carbono por decomposição do monóxido de carbono e do metano e à reacção de metanação. Comparando o comportamento das ligas com o do níquel, foi possível estabelecer o efeito da diluição da superfície dos catalisadores com cobre naquelas reacções. Dentro das limitações impostas pelas concentrações nominais de cobre estudadas, conseguiu-se determinar a composição da liga que optimiza a selectividade dos catalisadores em relação à metanação, em detrimento da reacção de deposição de carbono. O trabalho foi desenvolvido em quatro partes. Na primeira, caracterizaram-se as ligas de Ni-Cu em termos da área metálica, da área de níquel, da dimensão das cristalites, da composição elementar das superfícies e da distribuição do tamanho de poros (antes e depois dos catalisadores serem sujeitos às reacções). Na segunda parte, avaliou-se a estabilidade das superfícies bi-metálicas, em condições da reacção de Boudouard Estudou-se, também, o equilíbrio termodinâmico desta reacção, analisou-se o mecanismo de formação filamentar em termos de fase sólida activa nos processos de deposição e gasificação de carbono e caracterizou-se por microscopia electrónica, a morfologia dos depósitos formados. Finalmente, investigou-se a cinética da reacção, desenvolvendo um mecanismo descritivo da decomposição do monóxido de carbono, que considera a reacção superficial entre moléculas de CO adsorvidas não dissociativamente como o passo controlador. Na terceira parte, estudou-se a cinética da reacção da metanação, determinando a influência das pressões parciais dos reagentes, da temperatura e da diluição superficial na velocidade. Comparam-se, também, as dependências da velocidade de metanação, da formação de carbono e da adsorção forte de hidrogénio na composição superficial das ligas, o que permite conhecer o mecanismo pelo qual o cobre afecta a actividade dos catalisadores e classificar as reacções segundo parâmetros estabelecidos na literatura. Na quarta parte, Investigou-se a decomposição do metano, catalisada pelas mesmas ligas, sob o ponto de vista cinético e fez-se o ajuste de um modelo descritivo do mecanismo da reacção desenvolvido por outros autores e aplicado a outros sistemas determinando-se o passo limitante da reacção.