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Catalisadores Victor Teixeira: desenvolvimento e avaliação de carbetos bimetálicos e trimetálico de níquel, molibdênio e tungstênio na reação de reforma seca de metano

dc.contributor.advisorPassos, Fabio Barboza
dc.contributor.advisorCo1Resende, Neuman Solange de
dc.contributor.advisorCo1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9218272974940051pt_BR
dc.contributor.advisorCo2Pacheco, Henrique Poltronieri
dc.contributor.advisorCo2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4033822172384070pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4593053919626796pt_BR
dc.contributor.referee1Salim, Vera Maria Martins
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7642326425382903pt_BR
dc.contributor.referee2Henriques, Cristiane Assumpção
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8669668633454299pt_BR
dc.contributor.referee3Arroyo, Pedro Augusto
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9376203096430598pt_BR
dc.contributor.referee4Bidart, Antônio Marcos Fonseca
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3381349412370206pt_BR
dc.creatorBarbosa, Renato Dias
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5182913899754009pt_BR
dc.date.accessioned2026-02-09T20:58:22Z
dc.date.available2026-05-16T03:08:58Z
dc.date.issued2022-03
dc.description.abstractBi and trimetallic carbides (NiMo, NiW and NiMoW) were synthesized, characterized and evaluated as catalysts in dry reforming of methane - DRM (T = 800 °C, P = 1 atm) employing reactional feed with different molar ratios (CH4/CO2 = 1.5; 1.0 and 0.67), simulating the compositions of natural gas reserves contaminated with CO2 or biogas. The NiMoW trimetallic carbide application in DRM is unpublished in the literature and the carbides of NiMo and NiW, scantly investigated, were used in comparison. The catalyst precursors, synthesized by coprecipitation, presented low crystallinities due to their layered turbostratic nickel hydroxides, intercalated by oxometalates of molybdenum and/or tungsten. These precursors were activated by Temperature Programmed Carburization resulting in polycrystalline structures Ni-Mo2C, Ni-WC e Ni-MexC (where Me = Mo+W, x = 1-2). Although bimetallic carbides deactivate in some situations (Ni-Mo2C by oxidation, if CH4/CO2<1; Ni-WC by carbon deposition, if CH4/CO2≥1), the trimetallic carbide NiMoW proved to be active, stable and versatile, even when employed reactional feeds of different molar ratios. Activity and stability of these catalysts in DRM were linked to continuous cycles of oxidation/(re)carburization, where the carbide promotes the activation of carbon dioxide (CO2 → CO +O*) which may lead to their oxidation (Me2C + 5O* →2MeO2 + CO; MeC + 3O* → MeO2 + CO); nickel (Ni0) promotes the methane decomposition (CH4 → C* + 2H2) and the solid carbon formed could lead to oxide (re)carburization (2MeO2 + 5C* → Me2C + 4CO; MeO2 + 3C* → MeC + 2CO). Thus, the pyrolytic carbon deposited over nickel metal sites, the main cause of conventional catalysts deactivation, in these cases, performed a fundamental role in the catalytic activity maintenance, being responsible for the carbothermic (re)carburization of Mo and/or W, partially oxidized by CO2.pt_BR
dc.description.resumoCarbetos bi e trimetálico (NiMo, NiW e NiMoW) foram sintetizados, caracterizados e avaliados como catalisadores na reforma seca de metano - DRM (T = 800 °C, P = 1 atm), empregando cargas reacionais com diferentes razões molares (CH4/CO2 iguais a 1,5; 1,0 e 0,67), simulando as composições de reservas de gás natural contaminadas com CO2 ou do biogás. A aplicação do carbeto trimetálico NiMoW em DRM é inédita na literatura e os carbetos de NiMo e NiW, pouco investigados, foram utilizados para comparação. Os precursores dos catalisadores, sintetizados por co-precipação, apresentaram baixa cristalinidade por se tratarem de hidróxidos de níquel lamelares turbostráticos, intercalados com oximetalatos de molibdênio e/ou tungstênio. Estes foram ativados por Temperatura Programada de Carburação resultando em estruturas policristalinas Ni-Mo2C, Ni-WC e Ni-MexC (sendo Me = Mo+W, x = 1-2). Embora os carbetos bimetalicos desativem em algumas situações (Ni-Mo2C por oxidação, se CH4/CO2<1; Ni-WC por deposição e carbono, se CH4/CO2≥1), o carbeto trimetálico NiMoW mostrou-se ativo, estável e versátil, mesmo quando empregadas cargas de diferentes razões molares de CH4/CO2. As atividades e estabilidades desses catalisadores em DRM mostraram-se associadas a ciclos contínuos de oxidação/carburação, nos quais o carbeto promove a ativação do CO2 (CO2 → CO + O*) que pode conduzir à sua oxidação (Me2C + 5O*→ 2MeO2 + CO; MeC + 3O* → MeO2 + CO); o níquel (Ni0) promove a decomposição do CH4 (CH4 → C* + 2H2) e o carbono sólido formado conduz à (re)carburação dos óxidos (2MeO2 + 5C* → Me2C + 4CO; MeO2 + 3C* → MeC + 2CO). Assim, o carbono pirolítico depositado sobre níquel, principal causa de desativação de catalisadores convencionais, nesses casos, desempenhou papel fundamental na manutenção da atividade catalítica, sendo responsável pela (re)carburação carbotérmica do molibdênio e/ou tungstênio parcialmente oxidados pelo CO2.pt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
dc.identifier.citationBARBOSA, Renato Dias. Catalisadores Victor Teixeira: desenvolvimento e avaliação de carbetos bimetálicos e trimetálicos de níquel, molibdênio e tungstênio na reação de reforma seca de metano. 2022. 140 f. Tese (Doutorado) - Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/28422
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenhariapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectNíquel-Carboneto de Molibdênio (Ni-Mo2C)pt_BR
dc.subjectNíquel-Carboneto de Tungstênio (Ni-WC)pt_BR
dc.subjectCarbeto bimetálico de Níquel, Molibdênio e Tungstênio (Ni-MoxW1-xC)pt_BR
dc.subjectReforma de Metano com CO2pt_BR
dc.subjectCatalisadores Victor Teixeirapt_BR
dc.subjectCarbeto trimetálico de Níquel, Molibdênio e Tungstênio (Ni-MoxW1-xC)pt_BR
dc.subjectCatálise heterogêneapt_BR
dc.subjectGás naturalpt_BR
dc.subjectBiogáspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleCatalisadores Victor Teixeira: desenvolvimento e avaliação de carbetos bimetálicos e trimetálico de níquel, molibdênio e tungstênio na reação de reforma seca de metanopt_BR
dc.typeTesept_BR

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