Oxidación catalítica de metano sobre catalizadores de Mn2O3

M. MAZÁN; M.G. ZIMICZ; D. LAMAS; S. LARRONDO

Salta

Congreso; XVI Congreso de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Introducción En la actualidad existe gran interés por desarrollar catalizadores de bajo costo y apropiados para catalizar la combustión de hidrocarburos, y en particular de metano, a menores temperaturas con el objeto de disminuir la formación de contaminantes, y en especial de óxidos de nitrógeno, en los sistemas de generación de energía. Entre ellos, el manganeso presenta propiedades catalíticas atribuidas a su habilidad para formar óxidos con estado de oxidación variables entre el estado más oxidado (Mn4+) y el más reducido (Mn2+). Objetivos En este trabajo se estudia el efecto de las variables operativas en la oxidación total de metano utilizando como catalizador óxido de Mn2O3 de tamaño de partícula nanométrico. Procedimiento Experimental El Mn2O3 fue sintetizado por descomposición térmica del Mn(NO3)2 en aire estático y una temperatura máxima de calcinación de 800 ºC. Se realizaron caracterizaciones por difracción de rayos-X y reducción a temperatura programada con hidrógeno. Los ensayos cinéticos se realizaron en un reactor de laboratorio, operado a presión atmosférica y en condiciones de control químico. La composición de la alimentación (CH4, aire y N2) y de los productos de reacción se realizó por cromatografía gaseosa en línea. Los sólidos fueron pre-tratados calentándolos en corriente de N2 con una rampa de 10ºC/min, desde temperatura ambiente y hasta 800ºC, permaneciendo durante dos horas a esta temperatura. Resultados y Conclusiones El perfil TPR del sólido sintetizado mostró ser el característico del Mn2O3 con un sólo pico de reducción a una temperatura de 480ºC. Los cristales de Mn2O3 sintetizados mostraron actividad en la combustión total de metano para las diferentes composiciones alimentadas, siendo CO2 y H2O los únicos compuestos obtenidos. Se observó que el aumento de la composición del metano tiene un efecto positivo en la actividad, mientras que el aumento de la concentración de oxígeno muestra un efecto positivo para alimentaciones con defecto de oxígeno respecto del valor estequiométrico, pero no se observan cambios para alimentaciones con oxígeno en exceso. Ajustando los datos obtenidos con una cinética global del tipo ley de la potencia se obtuvo una energía de activación aparente de 87 kJ/mol.