Películas de CeO2/CuOx para la eliminación de CO empleando un microrreactor

ANA PAULA CABELLO; MAXIMILLIANO CLAVERO; CLAUDIA NEYERTZ; MARÍA ALICIA ULLA; JUAN MANUEL ZAMARO

Santa Fe

Congreso; III Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental; 2017

Universidad Nacional del Litoral (UNL)

La oxidación de monóxido de carbono es de interés medioambiental ya que por unlado el CO es un gas extremadamente tóxico que se acumula en ambientes y debe ser eliminado y por otro, porque es necesario removerlo de las corrientes de hidrógeno que se utilizan en celdas de combustible. Para este último caso (COPrOx), se ha propuesto el empleo de catalizadores de CuO/CeO2 [1]. Previamente, desarrollamos un microrreactor con fases dispersas de CuO y CeO2 que demostró un excelente desempeño catalítico en las reacciones mencionadas2. En este trabajo, planteamos la conformación de un nuevo microrreactor basado en una fase catalítica inversa de CeO2/CuO nanoestructurada, para emplear en dichas reacciones. Como sustratos se conformaron láminas de cobre con microcanales, sobre los que se obtuvieron películas de CuOx empleando un tratamiento de oxidación previamente optimizado en sustratos planos3. Por XRD y SEM se determinó que en la superficie de los sustratos se desarrolló una película de óxidos de cobre en forma de nanoagujas (largo 9 μm, ancho 260 nm), que cubrió densa y uniformemente los microcanales. Dichos óxidos se presentaron como una mezcla de Cu2O y CuO, siendo esta última la capa más superficial. La estabilidad mecánica de las películas fue evaluada empleando ensayos de ultrasonido en agua y acetona y se comprobó un aumento notable de estabilidad de las películas en microcanales respecto al caso del sustrato plano, debido a un efecto de estabilización en la superficie micro-ondulada (Fig.A). Se ensayó un microrreactor conteniendo 20 mg de películas de CuOx, presentando un buendesempeño catalítico en la oxidación de CO con una T50 de 190 ºC. Posteriormente, el recubrimiento de CuOx se impregnó por dipcoating con suspensiones coloidales (20 nm) de CeO2 (Nyacol). Por SEM se comprobó la formación de una delgada capa de nanopartículas de CeO2 con un óptimo anclaje, recubriendo las agujas de CuO (Fig. B). Mediante TGA en aire se determinó que la temperatura óptima de eliminación del estabilizante del CeO2 es de unos 400 ºC.En estas condiciones se obtuvieron las muestras listas para su empleo catalítico.Se obtuvo una película catalítica basada en una fase inversa de CeO2/CuOx, constituida por una capa homogénea de CuOx nanoestructurado en forma de agujassobre la que se dispersaron nanopartículas de CeO2. Dichas películas presentaronelevada estabilidad mecánica y una estructura nanométrica en los microcanales. Estas cualidades son óptimas para su aplicación catalítica en un microrreactor, lo cual está actualmente en etapa de ensayo.