Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/27043

Type: Dissertação
Title: Síntese de nanopartículas de cobalto encapsuladas em sílica mesoporosa aplicadas à reação de Fischer-Tropsch
Author(s)/Inventor(s): Moraes, Camylla Muniz
Advisor: Toniolo, Fabio Souza
Co-advisor: Salim, Vera Maria Martins
Abstract: Nanopartículas núcleo-casca constituídas de óxido de cobalto encapsulado em sílica mesoporosa (Co3O4@SiO2) com diferentes porosidades foram sintetizadas, objetivando avaliar a influência das propriedades texturais da casca na atividade, seletividade e resistência à desativação quando aplicadas à Síntese de FT. Empregou-se o método solvotérmico, com polivinilpirrolidona (PVP) como agente estabilizante, seguido do método Stöber modificado, com tetraetilortosilicato (TEOS) como precursor da sílica e brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) como agente porogênico, em diferentes razões molares CTAB/TEOS: 0,03; 0,06; 0,075 e 0,09. Os resultados demonstram êxito na obtenção de nanopartículas do tipo núcleo-casca. Todas as amostras apresentam nanopartículas dispersas de tamanho uniforme, com núcleo de diâmetro médio na faixa de 30 nm e diâmetro médio total na faixa de 100 nm. As isotermas de adsorção e dessorção de N2 são características de materiais mesoporosos. Um aumento de área específica é observado, na ordem 300, 640, 739 e 771 m²/g, bem como uma redução do diâmetro de poro (9,2; 5,9; 5,9 e 3,5 nm) e alteração do volume de poro (0,56; 1,02; 1,22 e 0,83 cm³/g) para as razões CTAB/TEOS: 0,03; 0,06; 0,075 e 0,09, respectivamente. Os testes catalíticos indicam alteração significativa na distribuição de produtos na síntese de Fischer-Tropsch, com aumento de até 17% na fração C19-C24 e redução de até 24% na fração C25-C29. A morfologia núcleo-casca oferece elevada estabilidade catalítica, evitando a sinterização da fase ativa, embora a atividade seja menor em catalisadores com menor diâmetro de poro, indicando uma possível limitação difusional de produtos de alto peso molecular, como parafinas, em poros mais estreitos.
Abstract: Core-shell nanoparticles consisting of cobalt oxide encapsulated in mesoporous silica (Co3O4@SiO2) with different porosities were synthesized, aiming to evaluate the influence of the textural properties of the shell on activity, selectivity and resistance to deactivation when applied to FT synthesis. The solvothermal method was used, with polyvinylpyrrolidone (PVP) as stabilizing agent, followed by the modified Stöber method, with tetraethylorthosilicate (TEOS) as silica precursor and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as porogenic agent, in different CTAB/TEOS molar ratios: 0.03; 0.06; 0.075 and 0.09. The results demonstrate success in obtaining core-shell nanoparticles. All samples showed dispersed particles of uniform size, core with mean diameter in the range of 30 nm and mean total diameter in the range of 100 nm. N2 adsorption and desorption isotherms are characteristic of mesoporous materials. An increase in the specific area is observed, in the order of 300, 640, 739 and 771 m²/g, as well as a reduction in the pore diameter (9.2; 5.9; 5.9 and 3.5 nm) and a change in the pore volume (0.56; 1.02; 1.22 and 0.83 cm³/g) for CTAB/TEOS ratios: 0.03; 0.06; 0.075 and 0.09, respectively. Catalytic tests indicate a significant change in the distribution of products in the Fischer-Tropsch synthesis, with an increase of up to 17% in the C19-C24 fraction and a reduction of up to 24% in the C25-C29 fraction. The core-shell morphology offers high catalytic stability, avoiding active phase sintering, although the activity is lower in catalysts with smaller pore diameters, ndicating a possible diffusional limitation of high molecular weight products, such as paraffins, in narrower pores.
Keywords: Catálise heterogênea
Nanopartículas
Cobalto
Sílica mesoporosa
Reação de Fischer Tropsch
Petróleo e petroquímica
Reatores químicos
Catalisador núcleo casca
Heterogeneous catalysis
Nanoparticles
Cobalt
Mesoporous silica
Petroleum
Fixed bed reactors
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Oct-2021
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: MORAES, Camylla Muniz. Síntese de nanopartículas de cobalto encapsuladas em sílica mesoporosa aplicadas à reação de Fischer-Tropsch. 2021. 99 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Engenharia Química

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