Study of catalysts containing copper for NO reduction by CO

Autor: Teixeira, Camila de Oliveira Pereira
Přispěvatelé: Zotin, Fatima Maria Zanon, Santos, Luz Amparo Palacio, Gaspar, Alexandre Barros, Toniolo, Fabio Souza, Rabelo Neto, Raimundo Crisóstomo, Araujo, Lucia Regina Raddi de, Cesar, Deborah Vargas
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
Popis: Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:26:31Z No. of bitstreams: 1 Camila de Oliveira Pereira Teixeira.pdf: 4076393 bytes, checksum: 790469a8dcd17eb036f959d114f0d3f8 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila de Oliveira Pereira Teixeira.pdf: 4076393 bytes, checksum: 790469a8dcd17eb036f959d114f0d3f8 (MD5) Previous issue date: 2018-03-26 This study focuses mainly on the investigation of the influence of the preparation methods on the redox behavior and the structural thermal stability of Cu and Al based catalysts in order to improve the catalytic activity for NO reduction by CO. The physical mixing of the oxides method (CuAl-o), the solid-state reaction method (CuAl-s) and the precursor method (CuAl-p, CuAl-HT-c and Cu-p) were used. For the CuAl-HT-c catalyst, the precursor method was used to obtain the hydrotalcite phase, obtaining a high purity precursor and a catalyst with advantages over other preparation methods, such as greater surface area and greater reducibility. In addition, it can be said that this catalyst proved to be structurally and texturally more stable (by XRD in situ), as it maintained its crystal size throughout the heat treatment up to 500 ° C. By analyzing the pre-treatment effect under inert atmosphere for all catalysts, the hydrotalcite-derived catalyst showed a significant reduction from 440 ° C, with the formation of Cu2O and Cu foil confirmed by XRD and XANES, both in situ. In a first cycle of NO reduction by CO, the catalyst CuAl-HT-c is not the most active, however, its activity improves after a second cycle of reaction, which was attributed to the diffusion of the active species to the surface. Furthermore, the impact of thermal treatment at 900 ° C for 12 h resulted in a catalyst (CuAl-HT-c_env) composed of a mixture of CuO and CuAl2O4, as well as a significant drop in the surface area. However, the results of the catalytic tests showed that no thermal deactivation occurred, improving the catalytic activity in relation to the calcined catalyst, which was related to Cu+ formation, oxygen vacancy and thermal stability. After pretreatment with H2, the CuAl-HT-c catalyst showed the best catalytic performance, reaching 100% conversion at 200 ° C, when the formation of the N2O pollutant is no longer present. All other catalysts demonstrated deactivation, possibly by the agglomeration of copper foil. Finally, this thesis shows that catalyst preparation methods lead to different formations of reduced copper species during pretreatment and NO reduction by CO reaction. The formation of N2O appears to be favored mainly by the presence of Cu+ and possibly by the low reactivity of the reaction of reduction of N2O by copper foil Este estudo concentra-se principalmente na investigação da influência dos métodos de preparo sobre o comportamento oxirredutor e a estabilidade térmica estrutural de catalisadores à base de Cu e Al visando à melhora na atividade catalítica para a redução de NO pelo CO. Foram utilizados o método de mistura física dos óxidos (CuAl-o), método de reação no estado sólido (CuAl-s) e o método do precursor (CuAl-p, CuAl-HT-c e Cu-p). Para o catalisador CuAl-HT-c foi utilizado o método do precursor visando a obtenção da fase hidrotalcita, obtendo-se um precursor de elevada pureza e um catalisador com vantagens em relação aos outros métodos de preparo, como maior área superficial e maior redutibilidade. Além disso, pode-se dizer que este catalisador mostrou-se estrutural e texturalmente mais estável (por DRX in situ), pois manteve seu tamanho de cristal ao longo do tratamento térmico até 500°C. Ao analisar o efeito do pré-tratamento sob atmosfera inerte para todos os catalisadores, o catalisador derivado de hidrotalcita apresentou uma redução significativa a partir de 440 °C, com a formação de Cu2O e Cu metálico confirmados por DRX e XANES, ambos in situ. Em um primeiro ciclo de redução de NO pelo CO, o catalisador CuAl-HT-c não é o mais ativo, entretanto, sua atividade melhora após um segundo ciclo de reação, o que foi atribuído à difusão das espécies ativas para a superfície. Além disso, foi estudado o impacto do envelhecimento térmico a 900 °C por 12 h que resultou em um catalisador (CuAl-HT-c_env) composto de uma mistura de CuO e CuAl2O4, bem como uma significativa queda na área superficial. Entretanto, os resultados dos testes catalíticos mostraram que não ocorre desativação térmica, melhorando a atividade catalítica em relação ao catalisador calcinado, que foi relacionado à formação de espécies Cu+, vacâncias de oxigênio e estabilidade térmica. Após pré-tratamento com H2, o catalisador CuAl-HT-c mostrou o melhor desempenho catalítico, alcançando 100 % de conversão a 200 °C, quando já não se verifica a formação do poluente N2O. Todos os outros catalisadores demonstraram desativação, possivelmente pela aglomeração de espécies de Cu metálico. Por fim, esta tese mostra que os métodos de preparo dos catalisadores levam a diferentes formações de espécies reduzidas de cobre durante o pré-tratamento e durante a reação de redução de NO pelo CO. A formação de N2O demonstra ser favorecida principalmente pela presença de Cu+ e possivelmente pela baixa reatividade da reação de redução de N2O pelo cobre metálico
Databáze: OpenAIRE
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