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Type: Dissertação
Title: Nanopartículas de cobalto encapsuladas como catalisador na síntese de Fischer-Tropsch
Author(s)/Inventor(s): Smarzaro, Juliana Lemos
Advisor: Salim, Vera Maria Martins
Co-advisor: Passos, Fabio Barboza
Abstract: Partículas core-shell de óxido de cobalto encapsulado em sílica foram preparadas por meio de um tratamento solvotérmico e pelo método de Stöber. Partículas yolk-shell de óxido de cobalto encapsulado em carbono também foram preparadas a partir de resorcinol e formaldeído, utilizando as partículas encapsuladas em sílica como molde. Além disso, nanopartículas de cobalto encapsuladas em sílica foram avaliadas como catalisador na síntese de Fischer-Tropsch a 210 °C e 2 MPa empregando dois protocolos de reação diferentes. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, espectrometria de emissão ótica por plasma indutivamente acoplado, fisissorção de N2 a - 196 °C, difração de raios X, redução a temperatura programada e microscopia eletrônica. Os métodos utilizados na preparação das partículas encapsuladas em sílica foram eficientes para a obtenção de partículas uniformes e sem aglomeração, enquanto que as partículas encapsuladas em carbono apresentaram a coagulação da camada encapsulante ou partículas do molde não encapsuladas. As nanopartículas de cobalto encapsuladas em sílica foram mais ativas na síntese de Fischer-Tropsch em comparação com um catalisador de cobalto suportado em sílica. Além disso, o encapsulamento da fase ativa gerou uma distribuição de produtos da reação mais estreita e evitou a desativação por sinterização. O aumento da espessura da camada de sílica elevou a seletividade a metano e a hidrocarbonetos leves, indicando que os poros da sílica exerceram um efeito de confinamento sobre o crescimento da cadeia dos hidrocarbonetos ou geraram limitações difusionais. Ademais, a utilização de um protocolo que possibilitou a adição da mistura reacional em condições mais brandas comprovou a boa estabilidade dos catalisadores encapsulados no período de 47 h.
Abstract: Silica-encapsulated cobalt oxide core-shell particles were prepared by a solvothermal treatment and by the Stöber method. Carbon-encapsulated cobalt oxide yolk-shell particles were also prepared with resorcinol and formaldehyde, using the silica-encapsulated particles as template. In addition, silica-encapsulated cobalt nanoparticles were evaluated as a catalyst for Fischer-Tropsch synthesis at 210 °C and 2 MPa under two different reaction protocols. The samples were characterized by thermogravimetric analysis, inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, N2 physisorption at - 196 °C, X-ray diffraction, temperature programmed reduction and electron microscopy. The methods used during the preparation of the silicaencapsulated particles were efficient to obtain uniform particles without agglomeration, while the carbon-encapsulated particles exhibited the coagulation of the shell or nonencapsulated template particles. The silica-encapsulated cobalt nanoparticles were more active in the Fischer-Tropsch synthesis compared to a silica-supported cobalt catalyst. Moreover, the encapsulation of the active phase generated a narrower product distribution and avoided deactivation by sintering. Increasing the silica shell thickness elevated the selectivity towards methane and light hydrocarbons, indicating that the silica pores exerted a confinement effect over the hydrocarbon chain growth or caused diffusional limitations. Furthermore, the use of a protocol that allowed the addition of the feed gas under milder conditions proved the good stability of the encapsulated catalysts within 47 h.
Keywords: Síntese de Fischer-Tropsch
Encapsulamento em sílica e carbono
Nanopartículas de cobalto
Catalisador de cobalto
Catalisadores encapsulados
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
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: May-2022
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SMARZARO, Juliana Lemos. Nanopartículas de cobalto encapsuladas como catalisador na síntese de Fischer-Tropsch. 2022. 174 f. Tese (Doutorado) - Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Appears in Collections:Engenharia Química

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