Estudo cinético da hidrogenação catalítica do CO2 sobre Ru/SiO2
Kinetic study of CO2 catalytic hydrogenation over Ru/SiO2
| dc.contributor | Toniolo, Fabio Souza | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/4183846294730007 | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/2123400745341958 | |
| dc.contributor | Noronha, Fábio Bellot | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/4325989861878031 | |
| dc.contributor | Secchi, Argimiro Resende | |
| dc.contributor | Mattos, Lisiane Veiga | |
| dc.creator | Cabral, Thiago Oliveira | |
| dc.date | 2021-02-01T15:56:21Z | |
| dc.date | 2023-09-27T03:03:09Z | |
| dc.date | 2019-02 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-27T13:42:59Z | |
| dc.date.available | 2023-09-27T13:42:59Z | |
| dc.identifier | http://hdl.handle.net/11422/13598 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8912382 | |
| dc.description | One of the new processes and technologies that aim the utilization or transformation of CO2 into more valuable products processes is the CO2 catalytic hydrogenation into CH4. The purpose of this work was to investigate the kinetics of CO2 catalytic hydrogenation, varying CO2 partial pressure (4,1 – 32,4 kPa), H2 partial pressure (25,3 – 75,9 kPa) and calculating the turnover frequencies (TOF) of the reaction products (CH4, CO and H2O). The reaction was conducted under steady state, kinetic regime, differential reactor and different temperatures (275, 300, 325 e 350°C). A Ru/SiO2 catalyst was synthetized by wet impregnation and characterized by the XRF, XRD, TPRH2, N2 physisorption, TEM, H2 and CO chemisorption and TGA techniques. Spectroscopic evidences about the surface reaction were obtained by DRIFTS, revealing the presence of active and inactive CO species adsorbed onto Ru nanopoarticles and at the inerface, as well as adsorbed formate and bicarbonate on the support. Kinetic measurements showed that the CH4 turnover frequency and selectivity towards methanation is maximized for higher H2 pressures, lower CO2 pressures and lower temperatures. Through mechanistic modelling and parameter estimation, it was verified that a model which contemplates the dissociative adsorption of CO2 over Ru sites (and assumes that either the direct hydrogenation of the reative CO* species or the H-assisted reductive dissociation of the HCO* species would be the rate-determining steps) fitted to experimental TOFCH4 data in a more statistically representative manner than other models derived from a bicarbonate-formate-CO* reative-CH4 mechanistic route, allowing a reasonable physical and phenomenological interpretation of the parametric estimates. | |
| dc.description | Um dos processos e tecnologias que visam à utilização ou transformação do CO2 em produtos de valor agregado é a hidrogenação catalítica do CO2 para produção de CH4. O objetivo desse trabalho foi investigar a cinética da hidrogenação catalítica do CO2, variandose as pressões parciais de CO2 (4,1 – 32,4 kPa) e H2 (25,3 – 75,9 kPa) e calculando-se as taxas intrínsecas (TOF) de formação dos produtos da reação (CH4, CO e H2O), a qual foi conduzida sob condição de regime cinético, estado estacionário, reator diferencial e diferentes temperaturas (275, 300, 325 e 350°C). Um catalisador de Ru/SiO2 foi sintetizado por impregnação ao ponto úmido e caracterizado pelas técnicas de FRX, DRX, TPR-H2, fisissorção de N2, MET, quimissorção de H2 e CO e TGA. Evidências espectroscópicas acerca da reação superficial foram obtidas por DRIFTS, revelando a presença de bicarbonato e formiato adsorvidos sobre o suporte e espécies reativas e inativas de CO adsorvidas sobre as nanopartículas de Ru e na interface. Testes cinéticos mostraram que as taxas instrínsecas de CH4 e seletividade à metanação são maximizadas para maiores pressões de H2, menores pressões de CO2 e menores temperaturas. Por meio de modelagem mecanística e estimação de parâmetros, verificou-se que um modelo que contempla a adsorção dissociativa do CO2 (e considera também a hidrogenação direta da espécie reativa de CO* ou a dissociação assistida por H* da espécie HCO* como etapas elementares cineticamente determinantes, ou mais lentas) ajustou-se às TOFCH4 experimentais de maneira estatisticamente mais representativa que outros modelos derivados de uma rota mecanística bicarbonato-formiato-CO* reativo-CH4, permitindo uma interpretação física e fenomenologicamente verossímil das estimativas paramétricas. | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Rio de Janeiro | |
| dc.publisher | Brasil | |
| dc.publisher | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia | |
| dc.publisher | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | |
| dc.publisher | UFRJ | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Hidrogenação do CO2 | |
| dc.subject | Metanação do CO2 | |
| dc.subject | Cinética | |
| dc.subject | Espectroscopia no infravermelho | |
| dc.subject | Modelagem mecanística | |
| dc.subject | Estimação de parâmetros | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | |
| dc.title | Estudo cinético da hidrogenação catalítica do CO2 sobre Ru/SiO2 | |
| dc.title | Kinetic study of CO2 catalytic hydrogenation over Ru/SiO2 | |
| dc.type | Dissertação |