Estudo de catalisadores bimetálicos suportados em óxidos mistos promovidos com terras raras para aplicação em reações de interesse industrial

Descrição

Catalisadores heterogêneos constituem uma classe de materiais de grande importância a nível industrial. Dentre as principais vantagens do uso de catalisadores heterogêneos em processos industriais encontra-se a recuperação destes após o fim da reação e sua capacidade em serem utilizados em mais de um ciclo catalítico. Neste sentido, a busca por catalisadores ativos, seletivos e estáveis de acordo com a reação de interesse, é constante. Dentre outras propriedades de catalisadores heterogêneos, a natureza ácido-base pode ter efeitos na atividade e seletividade de reações catalíticas como transesterificação, isomerização, oligomerização, hidrogenólise, dentre outras. Os óxidos de metais constituem uma classe de materiais inorgânicos com propriedades peculiares e diversas aplicações que ganharam importância em meados da década de 1950, onde foi percebida sua eficiência em diversas reações de oxidação e reações ácido-base. Os óxidos de metais incluem óxidos simples, óxidos mistos e óxidos complexos com uma grande versatilidade para diversas reações catalíticas que apresentam uma dependência considerável das características ácido-base dos catalisadores empregados. O óxido de cálcio, CaO, é uma matéria-prima barata, de fácil disponibilidade, não é corrosivo, não é contaminante, possui baixa solubilidade, pode ser regenerado e reusado, e possui diversas aplicações industriais. No entanto, apresenta algumas desvantagens como lixiviação e a baixa área específica que, dependendo da reação, pode ser um fator determinante. No intuito de aprimorar os sistemas catalíticos baseados em CaO, diferentes óxidos de metais têm sido utilizados para sintetizar novos catalisadores de óxidos mistos com a finalidade de aumentar sua estabilidade e providenciar características físico-químicas diferentes como propriedades texturais, características ácido-base, etc. proporcionando uma bifuncionalidade ao material de interesse. Nas etapas anteriores deste projeto, catalisadores de óxidos mistos baseados em CaO (CaO-Al2O3, CaO-FexOy e CaO-ZrO2) foram sintetizados em diferentes proporções molares e amplamente caracterizados, observando-se, dentre outras características, a mudança na força dos sítios ácidos e básicos com a mudança nas razões molares MxOy/CaO (M = Al, Fe, Zr). Adicionalmente, foram sintetizados catalisadores de cobre e de cobalto suportados nos sólidos sintetizados, assim como catalisadores bimetálicos Cu-Ni, Cu-Zn, Co-Ni e Co-Zn. Da mesma forma que os suportes, os catalisadores estão sendo amplamente caracterizados e tanto os suportes quanto os catalisadores estão sendo testados na reação de hidrogenólise do glicerol em reator contínuo para avaliar o efeito das mudanças nas propriedades ácido-base dos suportes na atividade e seletividade nesta reação. Assim, o presente projeto propõe a modificação dos catalisadores adicionando óxido de cério como promotor. Neste sentido, serão sintetizados catalisadores Ce-Cu-Ni, Ce-Cu-Zn, Ce-Co-Ni e Ce-Co-Zn suportados nos óxidos mistos CaO-Al2O3 e CaO-FexOy no intuito de estudar o efeito da adição do óxido de cério como promotor na atividade e seletividade destes na reação de reforma do glicerol em fase aquosa.