Catalisadores Ni/MgO-SiO2 aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol

Catalisadores de Ni (10% em massa) suportado em matrizes mistas MgO-SiO2 foram aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol. Os efeitos do teor de MgO como aditivo e do método de preparação foram avaliados frente às propriedades físico-químicas e texturais dos materiais; assim como à atividade, seletividade, estabilidade e formação de carbono na reforma a vapor do glicerol. Os catalisadores foram preparados com diferentes teores mássicos de MgO (10%, 30% e 50%) sobre SiO2 comercial, utilizando processo via seca (mistura física) e via úmida (impregnação sequencial com diferentes solventes: água, etanol e acetona). Foram utilizadas as técnicas de caracterização de espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de nitrogênio, difratometria de raios X, termogravimetria, difratometria de raios X in situ com O2, redução a temperatura programada com H2, difratometria de raios X in situ com H2, dessorção a temperatura programada com H2 e microscopia eletrônica de varredura. Foi observado que o Ni(II) interage de forma variada com os suportes com diferentes teores de MgO, e que a polaridade do solvente de impregnação utilizado no processo de preparação influencia as propriedades dos catalisadores. A fim de verificar a atividade, seletividade e deposição de carbono; os catalisadores foram testados na reação de reforma a vapor de glicerol a 600oC, por um período de 5h e razão molar água:glicerol de 12:1. Após as reações, os catalisadores foram novamente submetidos às análises de termogravimetria, difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura, visando a caracterização dos depósitos de carbono obtidos durante o processo catalítico. Os catalisadores de matrizes mistas se mostraram ativos e apresentaram seletividades similares para os produtos gasosos CH4, CO e CO2, além de um alto rendimento em H2. Observou-se que a adição de MgO no suporte, aumentou a dispersão do Ni(II) no material, que por sua vez, influenciou na quantidade de carbono depositado ao longo da reação. A polaridade do solvente de impregnação também teve influência na dispersão metálica, sendo que, quanto menor a polaridade do solvente, maior foi a dispersão obtida no catalisador, e menor a deposição de carbono na reação. O material que apresentou o melhor desempenho catalítico frente ao rendimento de H2 e à deposição de carbono, foi o catalisador preparado com 30% de MgO com etanol como solvente de impregnação.

Ni catalysts (10wt%) supported on MgO-SiO2 were assessed in glycerol steam reforming reaction. The effects of MgO as additive and preparation method were evaluated on physico-chemical and textural materials properties; as their activity, selectivity, stability and carbon formation in glycerol steam reforming. The catalysts were prepared with different amounts of MgO (10wt%, 30wt% and 50wt%) on commercial SiO2 by dry process (physical mixture) and wet process (sequential impregnation with water, ethanol and acetone as solvents). Samples were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy, nitrogen physisorption, X-ray diffraction, thermogravimetry, in situ X-ray diffraction with O2, temperature programmed reduction with H2, in situ X-ray diffraction with H2, temperature programmed desorption with H2 and scanning electron microscopy. It was observed that the Ni(II) interacts differently with supports with different MgO content, and the polarity of impregnation solvent used in preparation process influences on catalysts properties. In order to evaluated the activity, selectivity and carbon deposition, the catalysts were tested in glycerol steam reforming reaction at 600oC for 5h and water:glycerol molar ratio of 12:1. After reaction, carbon deposits obtained during the catalytic process were characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Mixed matrices catalysts were active in glycerol steam reforming and showed similar selectivity for the gaseous products (H2, CH4, CO and CO2), with a high H2 yield. It was observed that the addition of MgO increased Ni(II) dispersion on material, which influenced on the quantity of carbon deposited during reaction. Polarity of impregnation solvent had also influence on metallic dispersion, and smaller the solvent polarity, higher the dispersion obtained in the catalyst, and lower the carbon deposition on reaction. The material that showed the best catalytic performance in H2 yield and carbon deposition, was the catalyst prepared with 30wt% of MgO with ethanol as impregnation solvent.