Síntese de catalisadores do tipo LaNixFe1-xO3 como precursores catalíticos para reação oxidação parcial do metano

Nickel-bases catalysts have been used in several reform reactions, such as in the partial oxidation of methane to obtain H2 or syngas (H2 + CO). High levels of conversion are usually obtained using this family of catalysts, however, their deactivation resulting from carbon deposition still remains a challenge. Different approaches have been tested aiming at minimizing this difficulty, including the production of perovskites and related structures using modern synthesis methods capable of producing low cost materials with controlled microstructural characteristics at industrial scale. To establish grounds for comparison, in the present study LaNixFe1-xO3 (x=0, 0.3 or 0.7) perovskites were prepared following the Pechini method and by microwave assisted self-combustion. All samples were sub sequently calcined at 900 °C to obtain the target phase. The resulting ceramic powders were characterized by thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, X ray diffraction, specific area and temperature programmed reduction tests. Calcined samples were also used in the partial oxidation reaction of methane to evaluate the level of conversion, selectivity and carbon deposition. The results showed that the calcined samples were crystalline and the target phase was formed regardless of the synthesis method. According to results obtained by Rietveld refinement, we observed the formation of 70.0% of LaNi0.3Fe0.7O3 and 30.0% of La2O3 for samples LN3F7-900- P, LN3F7-900-M and 41,6% of LaNi0.7Fe0.3O3, 30.7% of La2NiO4 and 27.7% of La2O3 for samples LN7F3-900-P and LN7F3-900-M.Temperature-programmed profiles of the LaNiO3 sample revealed the presence of a peak around 510 °C, whereas the LaFeO3 sample depicted a peak above 1000°C. The highest l evel of methane conversion was obtained for LaNiO3 synthesized by the Pechini method. Overall, catalysts prepared by the Pechini method depicted better conversion levels compared to those produced by microwave assisted self-combustion

Catalisadores a base de níquel têm sido empregados em diversos tipos de reações de reforma, inclusive na oxidação parcial do metano para obtenção de H2 ou gás de síntese (H2 + CO). Normalmente, altos níveis de conversão são obtidos por estes catalisadores, entretanto, a desativação por deposição de carbono ainda é um problema a ser solucionado. Diversas abordagens têm sido empregadas no intuito de minimizar este problema, dentre as quais tem se destacado nos últimos anos a utilização de óxidos com estrutura perovisquita e/ou estruturas relacionadas. Paralelamente, o uso de metodologias de sínteses mais rápidas, fáceis, aplicáveis em escala industrial e que permitam o controle das características microestruturais destes catalisadores, pode em conjunto, prover a solução para este problema. A nível de comparação perovisquitas do tipo LaNixFe1-xO3 (x=0, x=0,3 e x=0,7) foram preparados por dois métodos: precursores poliméricos (pechini) e autocombustão assistida por microondas. Todas as amostras foram calcinadas a 900 °C/4h para obtenção das fases desejadas. Os pós-obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica, espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios-X, medidas de área superficial especifica, redução à temperatura programada. As amostras calcinadas foram testadas na reação de oxidação parcial do metano, sendo avaliados os respectivos níveis de conversão, seletividade e a resistência à deposição de carbono. Após calcinação a fase desejada foi obtida para todas as amostras independente do método de síntese, sugerindo claramente a formação de pós cristalinos. De acordo com o resultados obtidos pelo refinamento Rietveld, observou-se a formação de 70,0% de LaNi0,3Fe0,7O3 e 30,0 % de La2O3 para as amostras LN3F7-900-P e LN3F7-900-M e 41,6% de LaNi0.7Fe0.3O3; 30,7% de La2NiO4 e 27,7 % de La2O3 para as amostras LN7F3-900-P e LN7F3-900-M. Os perfis de redução à temperatura programada da amostra LaNiO3 apresentou pico de redução em torno de 510 °C, já a amostra LaFeO 3 apresentou pico de redução acima de 1000°C. Dentre os catalisadores estudados o que apresentou maior nível de conversão de metano foi LaNiO3 obtido pelo método pechini, de uma maneira geral os catalisadores obtidos pelo método pechini apresentaram melhores resultados de conversão que os catalisadores obtidos pela autocombustão assistida por microondas