Reducción de NO con CO sobre catalizadores de Pd, Pd-V y Ce-Pd : identificación de especies adsorbidas y en fase gas mediante espectroscopia FTIR
A lo largo del tiempo, con el incremento de la población mundial y la necesidad de producción de mas energía para satisfacer las necesidades del día a día, ha habido un creciente interés a nivel mundial por encontrar soluciones al problema de la eliminación de óxidos de nitrógeno (NOx), y otros res...
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| Formato: | Online |
| Idioma: | spa |
| Publicado: |
2011
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| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2236 |
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| Sumario: | A lo largo del tiempo, con el incremento de la población mundial y la necesidad de producción de mas energía para satisfacer las necesidades del día a día, ha habido un creciente interés a nivel mundial por encontrar soluciones al problema de la eliminación de óxidos de nitrógeno (NOx), y otros residuos gaseosos, en fuentes móviles y estacionarias ya que estos gases son contaminantes atmosféricos que contribuyen a la formación de la lluvia ácida y de la niebla tóxica fotoquímica. La aplicación de los catalizadores de tres vías ha permitido controlar con éxito la emisión de gases de escape de motores que consumen naftas como combustible. La actual generación de estos catalizadores usa principalmen-te Pd como metal activo para las reacciones de oxidación y reducción, recurriéndose al agregado de promotores para aumentar su eficiencia en la eliminación de NOx en condicio-nes oxidantes y en la operación a baja temperatura. La re-ducción de NOx con CO es una de las principales reacciones que tiene lugar sobre los mencionados catalizadores, recurrién-dose al agregado de óxidos reducibles como Cu, Cr, MoOx, La2O3 y principalmente CeOx para aumentar su efectividad. El notable aumento de la velocidad de reacción con el agregado de CeOx se ha atribuido a un aumento de la capacidad de di-sociación del NO, como así también a la mayor activación del CO, resultante de la interacción Pd-Ce. Por lo tanto, la locali-zación del Ce con relación al Pd, es un tema de considerable importancia. La influencia del Ce y el V en la actividad, selecti-vidad y estabilidad del Pd para la reacción NO + CO a 300 oC ha sido motivo de estudio en esta tesis. Para este trabajo se han preparado catalizadores con cargas de Pd y Ce inferiores al 1 %, agregando el promotor al catalizador Pd/g-Al2O3, mientras que la influencia del V se ha estudiado sobre una muestra donde el Pd fue incorporado a una alúmina dopada previamente con el promotor. En la caracterización de las muestras frescas y usadas hemos aplicado las técnicas de AA, ICP, quimisorción de H2, TEM, XPS, TPR y FTIR de CO y NO adsorbido. En general, los estudios publicados sobre la in-fluencia del Ce en la reacción NO + CO sobre Pd, fueron reali-zados sobre catalizadores con una carga de Ce igual o mayor a la necesaria para formar una monocapa sobre el material soporte, depositada antes del agregado del Pd. También, a diferencia de otros trabajos se han utilizado concentraciones más bajas de NO y CO. Continuando estudios previos de nues-tro laboratorio, se ha investigado el efecto de VOx como óxido reducible, demostrándose que conduce a una disminución de la selectividad a N2 favoreciendo la formación de N2O. Este comportamiento se ha explicado por la existencia de un esta-do de oxidación del Pd en condiciones de reacción, detectado por FTIR y XPS, que no se presenta en ausencia del promo-tor. Si bien la reacción de reducción de NO con CO es aparen-temente simple, desde el punto de vista de las etapas elemen-tales requeridas para la formación de N2, N2O y CO2, a baja temperatura se forman especies adsorbidas estables a partir de las cuales se generan productos secundarios. La identifi-cación de dichas especies y productos, y su influencia en la actividad de los catalizadores se ha logrado mediante la aplicación de espectroscopía FTIR a la caracterización de los catalizadores en condiciones de reacción y el correspondiente análisis de la fase gas. El estudio de las especies adsorbidas en condiciones de reacción se efectuó alimentando a la celda de IR la corriente de salida del reactor a 300 oC, la cual cir-culó en contacto con una pastilla de catalizador. Es bien co-nocido que la reacción NO + CO da lugar a la formación de la especie isocianato, que puede ubicarse sobre el soporte y/o sobre el metal pero su participación en la selectividad de la reacción global es aún motivo de discusión. Como se demues-tra en esta tesis otras especies adsorbidas estables son generadas a partir del isocianato con la participación de los grupos OH del material soporte, como el ácido isociánico (HNCO). La posterior hidrólisis de este ácido da lugar a la formación de NH3, proceso que se intensifica en presencia de H2O. Poniendo especial atención al proceso de formación descomposición de las especies adsorbidas como así también a su reactividad con NO se ha comprobado que dichas especies no participan de la formación de N2O sobre Pd. |
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