Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería (Sep 2020)
Oxidación parcial de metano en catalizadores de Pd soportados sobre CexZr1-xO2/SiO2: Efecto de los ciclos continuos de reacción / Partial oxidation of methane in Pd-supported catalysts on CexZr1-xO2/SiO2: Effect of continuous reaction cycles
Abstract
Resumen Se prepararon catalizadores de Pd soportados sobre CexZr1-xO2/SiO2 (x=0; 0,3; 0,7 y 1 en términos de relación molar), los cuales se sometieron a varios ciclos continuos de la reacción de oxidación parcial de metano hasta 700 °C en condiciones de alimentación estequiométricas (CH4/O2=2). Los catalizadores fueron caracterizados mediante Reducción a Temperatura Programada (RTP) antes y después de reacción. Los resultados de RTP indicaron que la adición de Zr desplazó la reducibilidad del óxido de cerio a más baja temperatura y la formación de la fase β-PdHx después tres ciclos de reacción, sugiriendo la presencia de aglomerados de PdO. Los catalizadores con 1% de Pd fueron los más activos, ocurriendo posiblemente una reestructuración de las partículas de PdO causado por los pasos de reducción y oxidación repetidos. Los catalizadores de Pd/CexZr1-xO2/SiO2 exhibieron actividades catalíticas más altas que los usados como referencia (Pd/ZrO2/SiO2 y Pd/CeO2/SiO2) con carga de Pd de 0,5%. Aunque la conversión de CH4 disminuyó durante los ciclos de reacción entre un 4 y 49% dependiendo del tipo de soporte, el catalizador 1%Pd/Ce0,7Zr0,3O2/SiO2 fue el más activo (~40% conversión de CH4) y con mayor estabilidad a 600 °C (60% conversión de CH4), manteniendo la selectividad a gas de síntesis (H2/CO=1,5). Abstract Six Pd catalysts supported on CeO2/SiO2, ZrO2/SiO2 and CexZr1-xO2/SiO2 (x= 0; 0.3;0.7 and 1 in terms of molar composition) were prepared and submitted to several reaction cycles of the partial oxidation of methane up to 700 °C, under stoichiometric feeding conditions (CH4/O2=2). The catalysts were characterized by Temperature Programmed Reduction (TPR) before and after the reaction. TPR results indicated that Zr addition displaced the reducibility of cerium oxide at lower temperature and the formation of the β-PdHx phase after three reaction cycles, suggesting the presence of PdO agglomerates. 1%Pd catalysts were more active, with the possible restructuring of the PdO particles caused by the repeated reduction and oxidation steps. Pd/CexZr1-xO2/SiO2 catalysts exhibited higher catalytic activities than Pd/ZrO2/SiO2 and Pd/CeO2/SiO2 references samples with Pd loading of 0,5%. Although the CH4 conversion decreased during the reaction cycles between 4 and 49% depending on the support, 1%Pd/Ce0,7Zr0,3Ox/SiO2 catalyst was the most active (~40% CH4 conversion) and high stability at 600 °C (60% CH4 conversion), keeping the syngas selectivity (H2/CO=1.5). https://doi.org/10.22209/rt.v43n3a07
