Avaliação de catalisadores Níquel-Diatomita promovidos com Boro ou Cério na reação de Reforma a Seco do Metano

dc.contributor.advisorMelo, Dulce Maria de Araújo
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Ângelo Anderson Silva de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2636344590780366pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9845-2360pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3318871716111536pt_BR
dc.contributor.authorAzevedo, Amanda Luísa de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-0567-7523pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6420463611576708pt_BR
dc.contributor.referees1Pergher, Sibele Berenice Castella
dc.contributor.referees2Costa, Tiago Roberto da
dc.date.accessioned2025-03-18T22:46:43Z
dc.date.available2025-03-18T22:46:43Z
dc.date.issued2024-12-19
dc.description.abstractGreenhouse gases, particularly methane and carbon dioxide, represent a significant environmental concern. Dry Reforming of Methane (DRM) is a technology that can mitigate these impacts by converting these gases into syngas (CO and H₂), which is useful for the production of methanol, ammonia, and in Fischer-Tropsch synthesis. The choice of catalytic support, active phase, and promoters is crucial for the efficiency and stability of the catalysts. Nickel catalysts are commonly used due to their low cost, despite their susceptibility to coke formation, necessitating improvements in their formulation. Diatomite, a natural form of silica, emerges as an efficient support due to its textural properties and thermal stability. Promoters such as cerium (Ce) and boron (B) have been tested to improve the stability and activity of the catalysts. Ce facilitates carbon removal and improves nickel dispersion, while B enhances resistance and reduces coke formation. The catalysts were synthesized using diatomite as the support, Ni as the active phase, and Ce and B promoters in different concentrations. The synthesized materials were characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Nitrogen Physisorption, and Temperature-Programmed Reduction (TPR). The DRM performance was evaluated in terms of CH₄ and CO₂ conversion, H₂ and CO yield, and the H₂/CO ratio in stability and activity tests. Post-test catalysts were characterized using XRD and Thermogravimetric Analysis (TGA) to assess coke formation. XRD results demonstrate that the impregnation of materials resulted in the formation of the active Nickel phase. TPR analysis showed that catalysts containing Boron increased the reduction temperature of the catalyst, hindering the activation process, while those promoted by Cerium maintained behavior similar to the Ni-Diatomite catalyst. Regarding DRM performance, catalysts promoted with 2% of each promoter showed significant improvements in stability after 15 hours of testing. In terms of activity, Boron promotion decreased activity by increasing the activation energy of the Methane dehydrogenation reaction on the metallic Ni surface, whereas Cerium promotion enhanced activity. TGA results indicate that the promoted catalysts reduced coke formation, with Boron-promoted materials showing 17% and 24% less coke compared to Ni-Diatomite. The results demonstrate that the combination of diatomite, Ni, and Ce and B promoters can create promising materials for DRM catalysis.pt_BR
dc.description.resumoOs gases de efeito estufa, particularmente metano e dióxido de carbono, representam uma grave preocupação ambiental. A Reforma a Seco do Metano (RSM) é uma tecnologia que pode mitigar esses impactos, convertendo esses gases em gás de síntese (CO e H₂), útil na produção de metanol, amônia e na síntese de Fischer-Tropsch. A escolha do suporte catalítico, fase ativa e promotores é crucial para a eficiência e estabilidade dos catalisadores. Os catalisadores de níquel são comumente usados devido ao baixo custo, apesar da susceptibilidade à formação de coque, sendo necessário melhorias na formulação. A diatomita, uma forma de sílica natural, surge como um suporte eficiente devido às suas propriedades texturais e estabilidade térmica. Promotores como cério (Ce) e boro (B) foram testados para melhorar a estabilidade e atividade dos catalisadores. O Ce facilita a remoção de carbono e melhora a distribuição do níquel, enquanto o B aumenta a resistência e reduz a formação de coque. Os catalisadores foram sintetizados com diatomita como suporte, Ni como fase ativa e promotores de Ce e B em diferentes concentrações. Os materiais sintetizados foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Fisissorção de Nitrogênio e Redução à Temperatura Programada (RTP). O desempenho na RSM foi avaliado em relação à conversão de CH4 e CO2, o rendimento de H2 e CO e a razão H2/CO em testes de estabilidade e atividade os catalisadores pós-teste foram caracterizados por DRX e Termogravimetria (TG) para avaliação da formação de coque. Os resultados de DRX demonstram que a impregnação dos materiais resultou na obtenção da fase ativa de Níquel. A RTP mostrou que os catalisadores contendo Boro aumentam a temperatura de redução do catalisador, prejudicando o processo de ativação, enquanto os promovidos por Cério mantém comportamento semelhante ao catalisador Ni-Diatomita. Quanto ao desempenho na RSM, os catalisadores promovidos com 2% de cada promotor apresentaram melhorias significativas na estabilidade após 15h de teste. Em termos de atividade, a promoção por Boro diminuiu a atividade, aumentando a energia de ativação da reação de desidrogenação do Metano na superfície do Ni metálico, ao passo que a promoção por Cério melhorou a atividade. Os resultados de TG mostram que os catalisadores promovidos reduzem a quantidade de coque formado, com destaque para os materiais promovidos por Boro, os quais apresentaram 17% e 24% menos coque em relação ao Ni Diatomita. Os resultados mostram que a combinação de diatomita, Ni e promotores de Ce e B pode criar materiais promissores para a catálise da RSM.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationAZEVEDO, Amanda Luísa de. Avaliação de catalisadores Níquel-Diatomita promovidos com Boro ou Cério na reação de Reforma a Seco do Metano. Orientadora: Dra. Dulce Maria de Araújo Melo. 2024. 77f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63055
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectQuímicapt_BR
dc.subjectReforma a seco do metanopt_BR
dc.subjectPromotores catalíticospt_BR
dc.subjectDiatomitapt_BR
dc.subjectCatalisadorespt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApt_BR
dc.titleAvaliação de catalisadores Níquel-Diatomita promovidos com Boro ou Cério na reação de Reforma a Seco do Metanopt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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