Development of ceria-based ternary metal oxide nanocomposites for heterogeneous catalysis: A Design of Experiment Approach

Autor/a

Gabandé Zapater, Mariona  

Abstract

El procés de reforma en sec de metà (DRM) està rebent molta atenció en els últims dies a causa del seu potencial ús per reduir les emissions de de gasos d’efecte hivernacle (GEI) com ara CO2 i CH4 presents en l’atmosfera. Una de les àrees clau de recerca d’aquesta aplicació és millorar l’activitat i l’estabilitat dels catalitzadors heterogenis utilitzats en les reaccions de reforma. En aquest context, l’activitat del catalitzador depèn de la mida de partícula, la dispersió en el suport, les propietats fisicoquímiques del substrat, el mètode de síntesi, etc., mentre que la desactivació del catalitzador és típicament causada per la deposició de carboni com a subproducte i per la sinterització del precursor metàl·lic.
En el present estudi, els nanocomposites CeO2-TiO2-CuxO, rics en òxid de ceri, es desenvolupen per a ús potencial com a suport de catalitzadors per al procés DRM. Els materials que consisteixen en càrregues fixes de ceri, titani i coure (7:2:1), es preparen mitjançant un mètode hidrotermal assistit amb gel, mitjançant una barreja de precursors d'un sol pot i una calcinació posterior. Es va utilitzar un disseny estadístic d’experiments (DOE) amb punts centrals i un total d’onze experiments per optimitzar i determinar els efectes i les interaccions de tres variables de síntesi: (i) la relació molar l’additiu estructurant respecte l’àcid acètic (FA/AA, 0-0.06), (ii) la durada del tractament hidrotermal (12-36h) i (iii) la temperatura de calcinació (300-500ºC). Abans d’això, s’han realitzat dos estudis preliminars per determinar la influència del tipus d’additiu dirigent afegit per controlar les condicions de creixement i les condicions de rampa de temperatura utilitzat per a l’etapa de calcinació.
Els materials preparats s’han examinat mitjançant microscòpia electrònica (SEM/EDX), porosimetria de nitrogen, espectroscòpia de raigs X i Raman per avaluar la morfologia, la textura, la composició superficial i les propietats de l’estructura de cristalls dels òxids metàl·lics, respectivament. La metodologia de la superfície de resposta s’ha utilitzat per seleccionar com afecten les variables de síntesi a tres respostes estudiades (les qual són l’àrea de superfície BET, la mida del por i mida del cristall).

 

Director/a

Polychronopoulou, Kyriaki
Llovell Ferret, Fèlix  

Estudis

IQS SE - Màster en Enginyeria Química

Data

2020-07-08