5.1 – CONCLUSÕES
Os catalisadores Ni/CeO2/Al2O3 e Ni/CeGd/Al2O3 preparados nesse trabalho
apresentaram um bom desempenho na reação da reforma seca do metano. Tanto o catalisador Ni/CeGd/Al2O3 quanto o Ni/CeO2/Al2O3 permaneceram bem estáveis durante as 24 horas de
reação. Em relação às conversões de metano e CO2, o catalisador dopado com Gd apresentou
um valor maior do que o catalisador Ni/CeO2/Al2O3. Além de o catalisador Ni/CeGd/Al2O3 ter
apresentado melhores conversões, foi o que apresentou menor quantidade de carbono formado, conforme observado nas análises de ATG. Esse melhor comportamento na atividade catalítica e na resistência a formação de coque foi atribuído à maior capacidade de armazenamento de oxigênio do suporte. Essa maior capacidade foi revelada através dos resultados de OSC, que mostraram um maior consumo de oxigênio para o catalisador contendo Gd. Esse resultado indica a presença de uma maior quantidade de vacâncias de oxigênio, devido à formação da solução sólida entre o óxido de cério e o óxido de gadolínio, conforme revelado pelas análises de DRX. A maior mobilidade de oxigênio favorece o mecanismo de remoção de carbono, inibindo o depósito de coque na superfície metálica.
A comparação dos resultados obtidos para o catalisador de Ni/CeO2 na literatura
(MOURÃO, 2017) com aqueles observados neste trabalho para o catalisador Ni/CeO2/Al2O3
mostrou que o uso da alumina como suporte resultou em uma maior atividade catalítica e em uma menor formação de carbono durante a reforma seca do metano. Esses resultados podem ser atribuídos à formação de menores cristalitos de NiO para o material suportado e alumina, como mostrado nas análises de DRX. A obtenção de menores cristalitos de NiO podem ser atribuídos à maior área específica (obtida pelo método BET) dos catalisadores suportados em alumina.
5.2 - SUGESTÕES Sugere-se:
(1) Estudo do efeito da composição do biogás (2) Estudo da natureza do dopante
(3) Estudo do efeito da razão Ce/dopante
(4) Realização de análises (Espectroscopia na região do infravermelho de CO2
6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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APÊNDICE A
Cálculos para o preparo dos suportes
Tomando por base a síntese de 12,5 g de catalisador com:
10% em peso de Ni
20% em peso de óxido misto Relação molar 4:1 Ce/Dopante
Dados:
. Massa molar do (NH4)2Ce(NO3)6 = 548,22 g/mol
. Massa molar do CeO2 = 172,12 g/mol
. Massa molar do óxido misto CeO2-Gd2O3 = 534,62 g
Partindo de uma massa de óxido misto de 2,5g. Temos:
Proporção de 20% em peso de óxido misto: 0,8 x 172,12 + 0,2 x 362,5 = 210,2 g
CeO2-Gd2O3 − CeO2
210,2 − 0,8 x 172,12
2,5 − x x = 1,64 g de CeO2
Assim, precisaremos da seguinte massa de nitrato:
(NH4)2Ce(NO3)6 − CeO2
548,22 − 172,12
x1 − 1,64 x1 = 5,22 g de nitrato
Número de mols de óxido de cério: 1,64
172,12 = 0,0095 mol
Para o catalisador dopado com Gd:
Número de mols de Gd: 0,0095
4 = 0,0024 mol Dessa forma, a massa necessário de Gadolínio é:
1 mol de Gd − 157,25 g
0,0024 mol − x2 x2 = 0,377 g
Calcula-se então a massa de Nitrato de Gadolínio necessária: Gd(NO3)3.6H2O − Gd
451,40 − 157,25
x3 − 0,377 g x3 = 1,082 g de Nitrato de Gadolínio
Para o catalisador sem a presença do dopante, temos: (NH4)2Ce(NO3)6 − CeO2
548,22 − 172,12
x4 −2,5 x4 = 7,963 g de (NH4)2Ce(NO3)6
Cálculos para o preparo dos catalisadores:
A quantidade de nitrato de níquel a ser adicionada a fim de se obter 10% em peso de Ni (ou seja: 0,1 x 12,5g = 1,25g) é:
Ni(NO3).6H2O − Ni
290,81 − 58,59
x5 − 1,25 x5 = 6,194 g de nitrato de níquel
Observações:
. Impregnação Seca: Utilizou-se o menor volume possível para diluir o nitrato
. Impregnação Úmida: Utilizou-se um volume de água destilada igual a três vezes a quantidade de alumina (30 ml) para diluir o nitrato
CARACTERIZAÇÃO DOS CATALISADORES Cálculo FRX:
Através dos resultados obtidos no FRX é possível calcular o teor molar do
Dados:
. CeO2 = 14,43%
. Gd2O3 = 3,64%
Assim, fazendo a relação temos:
CeO2 − Ce 172,12 − 140,12 14,43 − x x = 11,75 g de Ce Número de mols de Ce (nce) : 11,75 140,12= 0,0838 mol
Fazendo a mesma relação para Gd, temos:
Gd2O3 − 2 Gd 362,5 − 2 x 157,25 3,64 − x1 x1 = 3,158 g de Gd Número de mols de Gd (ngd) : 3,158 157,25 = 0,02008 mol
O número total de mol é de:
n = nce + ngd = 0,0838 + 0,02008 = 0,10388 mol Assim, temos: Ce =
(
0,0838 0,10388)
100 = 80,67% Gd =(
0,02008 0,10388)
100 = 19,33%A razão molar Ce/dopante é então: 80,67
APÊNDICE B
As fichas cristalográficas adotadas na discussão dos resultados estão apresentadas abaixo
Código de referência: 00-050-0201
PDF: Óxido de Cerio Gadolinio
Fórmula Quimica: Ce0.8Gd0.2O2-x
Listas de Picos
No. h k l d [A] 2Theta[deg] I [%] 1 1 1 1 3.12605 28.531 72.0 2 2 0 0 2.70772 33.056 100.0 3 2 2 0 1.91542 47.426 38.0 4 3 1 1 1.63391 56.256 49.0 5 2 2 2 1.56511 58.967 5.0 6 4 0 0 1.35479 69.302 18.0 7 3 3 1 1.24318 76.577 8.0 8 4 2 0 1.21182 78.937 10.0 9 4 2 2 1.10647 88.242 9.0 10 5 1 1 1.04293 95.223 14.0 11 4 4 0 0.95808 107.028 2.0 12 5 3 1 0.91623 114.434 8.0 13 6 0 0 0.90338 117.010 5.0 14 6 2 0 0.85714 127.972 8.0 15 5 3 3 0.82659 137.466 3.0 16 6 2 2 0.81721 140.985 4.0