Análisis de soportes para catalizadores aptos para la purificación de H2

ORIANA D´ALESSANDRO; LUCAS GROSSO; FERNANDO MARIÑO; GRACIELA BARONETTI; JORGE SAMBETH; HORACIO THOMAS

Mar del Plata

Congreso; V Congreso Iberoamericano de Física y Química Ambiental; 2008

CNEA - UNSAM - FCEyN-UBA

El desarrollo de las tecnologías para la purificación de de H2 es una temática en constante avance. El presente trabajo tiene por objetivo analizar las propiedades fisicoquímicas de diferentes sólidos que podrían ser utilizados como soportes de catalizadores obtenidos por precipitación alcalina de Mn(NO3)2 y Ce(NO3)2. En tal sentido se prepararon una serie de sólidos con relaciones Mn-Ce 0:1, 5:5, 3:7 y 1:0, los cuales fueron secados a 100 ºC y calcinados a 350ºC. Los estudios de la caracterización señalan; la formación de las fases Mn2O3 y Mn5O8 en el sólido 1:0. Mientras que en las otras muestras sólo se observa la formación de CeO2 con estrutura fluorita. El diámetro de partícula analizado por el método de Scherrer en 2THETA = 28º, muestra que existe una contracción reticular originada por una sustitución catiónica. Por otro lado, los resultados de la Reducción Térmica Programada (RTP) indican que la concentración de Mn4+ aumenta de la muestra 1/0 a la 3/7 indicando que la interacción Mn-O-Ce favorece el estado +4 del Mn. Estos resultados permiten determinar la existencia de una solución sólida donde el Mn podría reemplazar Ce4+ lo cual favorece a la formación de oxígenos lábiles junto al REDOX Ce+4/Ce+3, sumando a esto la capacidad de almacenaje de oxígeno característico del CeO2. Los catalizadores a base de cobre soportados sobre óxidos de propiedades redox han sido reportados como sumamente activos y selectivos para la oxidación de CO en presencia de grandes cantidades de H2. Teniendo en cuenta esto, se prepararon catalizadores de Cu (1% p/p) por impregnación sobre los soportes Mn-Ce con relaciones 0:1, 3:7 y 5:5. Luego de la impregnación las muestras son calcinadas durante 5 h a 450°C. Los ensayos de actividad catalítica se llevaron a cabo en un reactor lecho fijo, utilizando 200 mg de catalizador y una alimentación (de caudal total igual a 300 ml.min-1) con una concentración de H2 del 70%, de CO del 2.5% y un exceso estequiométrico de O2 igual a 1.5. Tanto la alimentación como la salida del reactor fueron analizadas mediante un cromatógrafo en fase gaseosa equipado con TCD. Se determinó la actividad y selectividad de los catalizadores en el rango de temperaturas 100-300ºC. Comparando los catalizadores preparados sobre soportes mixtos Mn-Ce, se encuentra que la actividad de los mismos aumenta con el contenido de Ce. En las condiciones operativas ensayadas la T50, temperatura necesaria para convertir el 50% del CO alimentado, es sensiblemente menor para el catalizador 1Cu/Mn-Ce(3:7) (176°C) frente al catalizador 1Cu/Mn-Ce(5:5) (193°C).