Uncovering alloy formation, oxygen dynamics, and carbon suppression in LaNi-based perovskite catalysts for Dry Reforming of Methane (2025)
- Authors:
- Autor USP: BERTOLDI, JULIANA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: pqi
- Subjects: LIGAS METÁLICAS; CARBONO; OXIGÊNIO; METANO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Óxidos do tipo perovskita (LN, LNFe, LNZr e LNZn) foram sintetizados via método do complexo polimérico com o objetivo de investigar os efeitos da substituição de Fe, Zr e Zn na formação de ligas metálicas Ni-metal, a mobilidade de oxigênio e a deposição de carbono durante a reforma seca do metano (RSM – em inglês dry reforming of methane – DRM). Um conjunto de técnicas de caracterização foi empregado para avaliar as propriedades estruturais e físico-químicas dos catalisadores nas formas virgem, reduzida e pós-reação. As análises de CH4-TPSR-MS e H2-TPR-MS confirmaram uma maior mobilidade de oxigênio nos catalisadores substituídos. Os difratogramas de DRX dos catalisadores reduzidos revelaram a formação de ligas Ni–metal nos catalisadores LNFe e LNZn, enquanto para o catalisador LNZr uma estrutura predominantemente amorfa com picos de Ni0 de baixa cristalinidade foi observada, já o catalisador LN apenas a formação da matriz óxida La2O3 e a fase Ni0 foram verificadas. O refinamento de Rietveld e a análise de ICP-OES do catalisador LNZn indicaram volatilização de Zn durante a redução, resultando no aumento do teor mássico de Ni e o favorecimento da formação da liga Ni–Zn devido à presença de Zn0. As análises de HRTEM e XPS dos catalisadores reduzidos confirmaram ainda a presença de ligas Ni–M nos catalisadores LNFe e LNZn, sendo que a substituição por Zn contribuiu para a formação de partículas de Zn na superfície do catalisador e levou a um aumento considerável na concentração de vacâncias de oxigênio. Para o catalisador LNZr, foi verificado a obtenção de partículas Ni0 interagindo fracamente com o suporte amorfo, já para o catalisador LN, nanopartículas Ni0 bem definidas suportadas na fase La2O3 puderam ser vistas.. A atividade catalítica na reação DRM seguiu a ordem: LN > LNZn > LNZr > LNFe. O catalisadorLN apresentou as maiores conversões globais de CH4 e CO2 após 30 horas de reação nas temperaturas de 700, 750 e 800 °C; no entanto, os catalisadores substituídos demonstraram maior resistência à deposição de carbono. Apesar da menor atividade global, o catalisador LNZn apresentou maior TOF para CH4 e CO2 por sítio ativo e a menor energia de ativação aparente entre todos os catalisadores sintetizados, provavelmente devido à formação da liga Ni–Zn e à maior oxofilicidade do Zn0 presente na superfície. As análises pós-reação comparando os catalisadores LN e LNZn mostraram que a adição de Zn melhorou significativamente a resistência ao carbono, evitou a remoção das partículas de Ni/NiZn do suporte e preveniu a sua encapsulação por nanotubos de carbono. Análises de quasi-in-situ DRIFTS-MS revelaram um mecanismo bifuncional para a DRM no catalisador LNZn, no qual a ativação do CH4 ocorre nos sítios Ni/NiZn e a ativação do CO2 nas espécies Znδ⁺ e nas vacâncias de oxigênio. Essa rota de reação promoveu a formação de intermediários oxigenados (CHₓO, HCOO⁻ e HCO₃⁻), responsáveis pela gasificação do carbono, elucidando o comportamento anticarbono do catalisador substituído com Zn.
- Imprenta:
- Data da defesa: 24.06.2025
-
ABNT
BERTOLDI, Juliana. Uncovering alloy formation, oxygen dynamics, and carbon suppression in LaNi-based perovskite catalysts for Dry Reforming of Methane. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-16012026-101455/pt-br.php. Acesso em: 09 fev. 2026. -
APA
Bertoldi, J. (2025). Uncovering alloy formation, oxygen dynamics, and carbon suppression in LaNi-based perovskite catalysts for Dry Reforming of Methane (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-16012026-101455/pt-br.php -
NLM
Bertoldi J. Uncovering alloy formation, oxygen dynamics, and carbon suppression in LaNi-based perovskite catalysts for Dry Reforming of Methane [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-16012026-101455/pt-br.php -
Vancouver
Bertoldi J. Uncovering alloy formation, oxygen dynamics, and carbon suppression in LaNi-based perovskite catalysts for Dry Reforming of Methane [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-16012026-101455/pt-br.php
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
