Síntesis, caracterización y evaluación de catalizadores de Rh soportados en sistemas Ce-MCM-41 para la producción de hidrógeno a partir de la reformación de etanol con vapor de agua

En la presente Tesis Doctoral se estudió la producción de H2 vía la reacción de reformación de C₂H₅OH con vapor de agua sobre un conjunto de catalizadores de Rh(1%) soportados en sistemas mesoporosos MCM-41 modificados con Ce. Se sintetizaron materiales a base de SiO₂ con una estructura hexagonal de...

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Detalhes bibliográficos
Autor: OSCAR ARTURO GONZALEZ VARGAS
Formato: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2015
País:México
Recursos:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:2v23vt53q
Acesso em linha:https://doi.org/10.24275/uami.2v23vt53q
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:info:eu-repo/classification/LEM/Celdas de combustible
info:eu-repo/classification/LEM/Hydrogen as fuel
info:eu-repo/classification/LEM/Fuel cells
info:eu-repo/classification/LEM/Catalizadores Rh
info:eu-repo/classification/LEM/Etanol
info:eu-repo/classification/LEM/Rhodium catalysts
info:eu-repo/classification/LEM/Ethanol
info:eu-repo/classification/LEM/Hidrógeno como combustible
info:eu-repo/classification/cti/7
Descrição
Resumo:En la presente Tesis Doctoral se estudió la producción de H2 vía la reacción de reformación de C₂H₅OH con vapor de agua sobre un conjunto de catalizadores de Rh(1%) soportados en sistemas mesoporosos MCM-41 modificados con Ce. Se sintetizaron materiales a base de SiO₂ con una estructura hexagonal de mesoporos 2D altamente ordenada (p6mm) y relación molar Si/Ce igual a 50, 30, 10. Los estudios RMN Si²⁹ CP/MAS mostraron que el método de síntesis directo hidrotérmico de los soportes tipo CeMCM-41 permitió la mayor sustitución isomórfica de iones Si⁴⁺ por iones Ce⁴⁺ en la red Si−O−Si con respecto al injerto del ion Ce en los materiales MCM-41 vía la ruta de impregnación (Ce-Im-MCM-41). Los valores altos para la relación Q₃/Q₄ de los sólidos CeMCM-41 con bajo contenido de Ce confirmaron la presencia de una cantidad enriquecida de sitios activos OH sobre su superficie o un incremento en el número de enlaces Si−O−Ce. Además, los espectros UV-Vis de reflectancia difusa expusieron que la mayoría de los iones Ce⁴⁺ en estas muestras se encuentran dispersados preferencialmente en un ambiente tetracoordinado (CeIV). Sin embargo, el análisis estructural y textural mediante DRX y fisisorción de N₂ , respectivamente, reveló que el aumento de la cantidad de Ce incorporado en la red Si−O−Si provocó un colapso gradual de la estructura hexagonal mesoporosa altamente ordenada y una segregación del Ce hacia la superficie. Este hecho también se corroboró a partir de las imágenes de microscopia electrónica (TEM). Por su parte, los materiales Ce-ImMCM-41 presentaron una estructura hexagonal mesoporosa sin cambios significativos aunque sobre su superficie se formaron pequeñas agrupaciones de CeO₂ con tendencia hacia un ambiente hexa-coordinado para el ion de Ce. La evaluación catalítica de los materiales mesoporosos sintetizados se realizó empleando como reacción de prueba la oxidación de CO. Las curvas de encendido (light-off) para todos los materiales mostraron que la actividad siguió el siguiente orden: Ce-MCM-41-50 > Ce-MCM41-30 > Ce-MCM-41-10 > Ce-Im-MCM-41-50 > Ce-Im-MCM-41-30 > CeO2 > MCM-41. Este resultado sugirió que la combinación de CeO2 y MCM-41 fue responsable de la actividad enriquecida para la oxidación de CO de los materiales Ce-MCM-41 en comparación a la obtenida con los materiales Ce-Im-MCM-41 y óxidos puros. Se encontró que la tasa de reacción observada evolucionó linealmente como una función de la cantidad de especies Q3 presentes en los materiales Ce-MCM-41. En el mecanismo de reacción propuesto se postuló que los grupos OH superficiales y los iones CeIV incorporados en la estructura MCM-41 fueron altamente responsables de la oxidación de CO. Se prepararon catalizadores de Rh soportados sobre los soportes MCM-41 modificados con Ce por ambos métodos de síntesis y óxidos puros (CeO2 y MCM-41).

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