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dc.contributor.authorBraga, Adriano Henrique
dc.date.accessioned2019-07-17T12:36:16Z
dc.date.available2019-07-17T12:36:16Z
dc.date.issued2016-08-05
dc.identifier.citationBRAGA, Adriano Henrique. Reforma a vapor do etanol sobre catalisadores de Co - Ni/MgAl2O4: propriedades estruturais e catalíticas em função da temperatura de reação. 2016. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11509.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11509
dc.description.abstractThis thesis studied the effect of Co addition to Ni-based catalysts, focused on electronic and structural modification, as well as how these changes interfere on the catalytic properties, like reaction pathway and carbon accumulation towards steam reforming of ethanol (SRE), addressed by in-situ and ex-situ methods. Two series of bimetallic CoNi catalysts with different total metal loading of 8 and 15 wt% were prepared by impregnation of MgAl2O4 support with aqueous solution of Co and Ni salts. Different techniques were used for physicochemical characterization of the samples based on X-ray methodos and electron microscopy. Catalytic tests of ethanol steam reforming were carried out in a wide temperature region from 300 to 650°C. The dependence of ethanol conversion and product distribution as a function of metal loading and temperature reaction were evaluated. It was shown that the undesirable methane formation over Ni catalyst is hindered by Co addition. X-ray based characterization of bimetallic CoNi system suggested that: (i) a spinel-like phase NiCo2O4 is formed, which once reduced originates an alloy and (ii) the lattice parameters and bond distance are changed compared to those of parent metals. X-ray spectroscopy showed a presence of Ni in oxidation state of +3, and that this high valence specie is enhanced when the particle size is decreased by the decrease of metal loading. Results of in-situ characterization showed the dynamics of the catalysts towards ethanol reforming. With Co addition, the level of surface oxide driven by reaction stream increases sensibly, modifying the catalytic properties. The alloy has different redox behavior with respect to the monometallic catalysts, being easily oxidized than monometallic Ni, and on the other hand it controls the oxidation better than monometallic Co. Thus, the alloy is an important factor in the behavior of the catalysts with respect to carbon accumulation and the selectivity to methane during SRE, both diminished compared to Ni. Regarding metal particle size of bimetallic catalysts, the large particles (9,9 nm) are more insensible to reaction atmosphere, whereas at smaller nanoparticles (4,2 nm), the surface composition is tuned by the redox potential of reactants and products. Consequently, a distinct reaction pathway is caused by the change in structure of the bimetallic catalyst, improving the stability towards SRE. These data point to important features that influence the performance of classical catalysts for ethanol reforming reaction, thus playing a key role for the development of novel materials.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso abertopor
dc.subjectEtanolpor
dc.subjectBimetálicospor
dc.subjectIn-situpor
dc.titleReforma a vapor do etanol sobre catalisadores de Co - Ni/MgAl2O4: propriedades estruturais e catalíticas em função da temperatura de reaçãopor
dc.title.alternativeSteam reforming of ethanol on Co - Ni/MgAl2O4 catalysts: structural and catalytic properties as function of reaction temperatureeng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Bueno, José Maria Corrêa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0157452280626031por
dc.contributor.advisor-co1Santos, João Batista Oliveira dos
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0285313473901330por
dc.description.resumoEsta tese estudou o efeito da adição de Co a catalisadores a base de Ni, focando principalmente nas modificações estruturais e eletrônicas, além de como estas mudanças interferem nas propriedades catalíticas, como rota de reação e acúmulo de carbono frente à reforma a vapor do etanol (RVE), investigada por métodos in-situ e ex-situ. Duas séries de catalisadores bimetálicos CoNi com diferentes cargas metálicas de 8 e 15% foram preparadas por impregnação de suporte MgAl2O4 com solução aquosa de sais de Co e Ni. Diferentes técnicas foram utilizadas para caracterização das amostras, baseadas em métodos de raios X e microscopia eletrônica. Testes catalíticos de reforma a vapor do etanol foram realizados em uma ampla faixa de temperatura de 300 à 650°C. A dependência da conversão de etanol e distribuição de produtos com carga metálica e temperatura de reação foi avaliada. Foi mostrado que a formação de indesejáveis produtos, como metano, é diminuída pela adição de Co. A caracterização por raios X do sistema bimetálico sugeriu que: (i) uma fase espinélio é formada, NiCo2O4, que uma vez reduzida origina uma liga e (ii) o parâmetro de rede e distância de ligação são variados comparados aos sistemas monometálicos. Espectroscopia de raios X mostrou a presença de Ni com estado de oxidação +3, e que esta espécie de valência mais alta é aumentada quando o tamanho de partícula diminui a partir da diminuição da carga metálica. Resultados de caracterização in-situ mostraram a dinâmica dos catalisadores frente a reforma do etanol. Com adição de Co, o nível de óxido de superfície conduzido pela atmosfera reacional aumenta sensivelmente, modificando as propriedades catalíticas. A liga Co-Ni tem comportamento redox diferente, sendo mais facilmente oxidada do que Ni monometálico, e por outro lado, controlando melhor a oxidação do que Co monometálico. Assim, a liga é um fator importante no comportamento dos catalisadores com respeito ao acúmulo de carbono e seletividade para metano durante RVE, ambos diminuídos com relação a Ni. Com relação ao tamanho de partícula metálica dos catalisadores bimetálicos, as partículas maiores (9,9 nm) são mais insensíveis à atmosfera reacional, enquanto em menores nanopartículas (4,2 nm), a composição de superfície é variada pelo potencial redox de reagentes e produtos. Consequentemente, uma rota reacional distinta é causada pela mudança na estrutura do catalisador bimetálico, melhorando a estabilidade frente à RVE. Estes dados apontam para importantes aspectos que influenciam na performance de catalisadores clássicos para reação de reforma do etanol, sendo, portanto, de fundamental importância para o desenvolvimento de novos materiais.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2013/10858-2por
dc.ufscar.embargoOnlinepor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7251309652981943por


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