Estudio de la distribución de Ru en catalizadores mediante TEM

I. A. CARBAJAL RAMOS ; A. CONDÓ; S. BENGIÓ; J. ANDRADE GAMBOA; F. C. GENNARI

Isla Margarita

Congreso; XIII Interamerican Microscopy Congress; 2015

CIASEM

La actividad de un catalizador está fuertemente influenciada por la naturaleza del metal y del soporte, la interacción entre ambos, el área metálica específica (el tamaño de las partículas), el tipo de precursor, los métodos de preparación, la presencia de aditivos y las condiciones operativas. En el presente trabajo se estudia la distribución de Ru sobre Ce 0,8 Zr 0,2 O 2 . Se seleccionaron dos soportes de igual composición: uno preparado por coprecipitación inversa (PI) y el otro preparado por molienda mecánica reactiva (MR) [1], con igual cantidad de Ru impregnado (2 % p/p, Ru2PI y Ru2MR). Se realizaron las siguientes caracterizaciones del material: difracción de rayos X de polvos (XRPD), reducción a temperatura programada (TPR), quimisorción de CO,espectroscopía fotoelectrónica de Rayos X (XPS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) con espectroscopía de rayos X dispersiva en energía (EDS). Las muestras para TEM fueron preparadas dispersando el material en etanol y dejando evaporar una gota sobre una grilla de Cu recubierta con una película de C ultrafina o perforada. Se utilizó un TEM CM200 UT con detector EDS EDAX y un TEM FEI Tecnai F20 UT con detector EDS Apollo XLT EDAX. Los resultados de XRPD muestran, para ambos catalizadores, una estructura cúbica tipo fluorita para el soporte Ce 0,8 Zr 0,2 O 2 , sin evidencia de otras fases. Esto se debe probablemente a la baja cantidad de Ru y/o al pequeño tamaño de las partículas de Ru, que no son detectables por esta técnica. Los perfiles de TPR muestran la promoción de la reducción del soporte por los óxidos de rutenio, lo que evidencia una fuerte interacción metal-soporte. Los perfiles muestran dos zonas de reducción, asignadas a la presencia de RuO 2 altamente disperso y a cristalitas de RuO 2 de gran tamaño, respectivamente [2, 3]. Los resultados de quimisorción de CO muestran que la accesibilidad de ambos catalizadores es buena, presentando un tamaño aparente de partícula de rutenio menor a 4 nm para ambos. Estos valores concuerdan con la fuerte interacción metal-soporte que favorece la dispersión de los metales. La composición de la superficiedeterminada por XPS para la muestra Ru2PI evidencia dos componentes de Ru3d asignadas a grandes partículas de RuO 2 y a RuO x altamente oxidado (2<x<3). La formación de estados de oxidación intermedios es muy común es sistemas de bajas dimensiones donde hay interacción metal-soporte. A pesar de todas las evidencias, no hay una prueba concluyente de esa distribución bimodal de rutenio, ni de la presencia de rutenio nanométrico, por lo que se recurrió a TEM con análisis de composición química (EDS) para determinar la dimensión de laspartículas de Ru. La utilización de la técnica TEM fue crucial para determinar la distribución de tamaño del rutenio en el catalizador.