Catálise Química.ppt

7/25/2019 Catálise Química.ppt

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Catálise Química

Leonardo José Lins Maciel

2015



Catálise Química



Introdução

Catalisadores são utilizados largamente na industria químicaem diversas.

1993: $!" #il%es &oram a'licados no desenvolvimento deCatalisadores $3!1(Químicos)

$3!*(+'licaç%es am#ientais) $1!(,etr-leo) $*!(iocatalisadores)

Catálise /omog0neaCatalisadores e 2eagentes em mesmaase

Catálise /eterog0neaCatalisadores e 2eagentes em &asesdi&erentes.4s-lidos catalisando gás ou solução5iocatálise 6nzimas



I782;<= > C+8?@IA6 /6862B76+,rocessos Catalíticos



-Catálise é o fenômeno em que uma quantidade relativamentepequena de um material estranho estequiometria - o catalisador !aumenta a velocidade de uma rea"#o qu$mica sem ser consumido

no processo %&'()C* 1+,./





ea"es do ás de s$ntese %C3 4 2.

/ 6ur7ell* 8urve9 in Chemistr9* vol :* 1+,,



Catalisadores A-lidos

ormados 'or 'equenas es'ecies nanocristalites ounano'articulas amor&as de uma &ase cataliticamente ativa4metal5 em um su'orte 4 +luminas! Ailicas! 8itanio! Dirconia!CErio! Car#onos! etc.

esenvolvimentos de Catalisadores:+lta +tividade)+lta seletividade)Fida util alta),ossi#ilidade de regeneração)2e'roduti#ilidade de 2e'rodução)

6sta#ilidade 8Ermica)+lta esta#ilidade a resist0ncia mecGnica)

Hetais Hetais do Bru'o FIII e I(:



6ta'as de ,re'aração deCatalisadores A-lidos

MATERIAL ETAPA CATALISADOR NÃOSUPORTADO

CATALISADORSUPORTADO

DispersãoPrecipitação ou

Coprecipitação

Troca

IônicaImpregnação

Purificação

Conformação

PR

ECURSOR

Envelhecimento, Lavagem, Secagem

Moagem, Empastilhamento

Preliminar Matria prima Escolha !os sais e !o suporte

AtivaçãoCatalisador Calcinação Redução



P"s# C";# $ gases

% & 'ue se !ecomponha ( menor temperatura poss)vel, evitan!o asinteri*ação

+orma mais comum para se oter um s-li!o C altamente !isperso.

/ & Partir !e um precursor P 0ue 12 se1a altamente !isperso 3

& 'ue o precursor P liere a maior 0uanti!a!e !e gases na

calcinaçãoΔ

6ta'as de ,re'aração deCatalisadores A-lidos



Mg 4"s# $ %534"g# $ C43 "g#

6i4 "s# 3 7$ 6 4 $ 8 43 3"g# "g#

<00=C 200 – 300m2 /g

I Inor!"nicos

Car#onatos$ Mg C4% .

%534 "s#

%idr&'idos$ 39l"45#%

500=C

%idr&'i(car#onatos$

39l657 C4% "45#3 "s#

Nitratos$ 6i"64%#3"s#

500=C

9l34%"s#$ %534"g#

200 – 350m2 /g

9l34% "s#$ 3C43"g#

$ 65% "g#$ 534 "g#

400 – 500m2 /g

/

10 – 20m2 /g

Eta)as de Pre)aração de Catalisadores S&lidos



I Inor!"nicos

Mg 4"s# $ %534"g# $ C43 "g#

%idr&'i(car#onatos$

39l657 C4% "45#3 "s#

Nitratos$ 6i"64%#3"s# 6i4 "s# 3 7$ 6 4 $ 8 43 3"g# "g#

II Or!"nicos

*or+iatos$ 6i "5C44#3 "s# 6i"s# $ C43 "g# $ 534 "g# $ C4 "g#

O'alatos$ :n "C44#3 "s#

<00=C 200 – 300m2 /g

Car#onatos$ Mg C4% . %534"s#

%idr&'idos$ 39l"45#%

500=C

500=C

<00=C

>50=C

9l34%"s#$ %534"g#

200 – 350m2 /g

9l34% "s#$ 3C43"g#

$ 65% "g#$ 534 "g#

400 – 500m2 /g

/

10 – 20m2 /g

:n4 "s# $ C4"g# $ C43 "g#

30 – 40m2 /g

Eta)as de Pre)aração de Catalisadores S&lidos



,rocedimentos de 're'aração

,rocesso Químico na solução eou na inter&ace solido(liquido

,rocesso Bas(solido and reação solido(solido



8i'os de e'osição metálica

Inci'ient JetnessIm'regnation 4IJI5

ulK de'osition Inter&acialde'osition

6quili#rium e'osition Im'regnation465/omogeneous e'osition

,reci'itation4/,5



,re'aração deCatalisadores



+dsorção 6letrostática

Ponto principal? @enômeno de )dsor"#o que ocorre durante o processo deimprena"#o do catalisador/

Ponto de Carga Zero(PZC)

Am solu"#o* quando o p é maior que o (BC* a superf$cie do Dido é carreado neativamente e desprotonado/Euando o p é menor que o (BC* a superf$cie do Dido é positivamente carreada e

protonados/ Ant#o Didos que s#o luares em solu"es com um p maior do que o seu (BC vaiaFsorver cátions e Didos contactado com uma solu"#o com um p inferior ao seu (BC vai aFsorver Gnions/

Hads

Hads

I(tCl-2

I%K>.< (t42




Impregnação et!lica

Impregnação "eca(#r$ Impregnation)%"ol&ção '&iciente para

preencer o' poro'*(I+CIPI,+- .,-+,"" IP,+-I+)*

Impregnação mida (.et Impregnation)% "ol&ção em ece''odo ol&me poro'o*




Suporte PZCHo3 L1

7#MN M(M.N

AiM O

Car#ono Pidado M(OCar#ono +tivadoPidado

M(O

Car#ono Brate O(N

8iM O(R

CeM "

DrM

Co3O "(9

+lM3 .N

Car#ono +tivado (1*



,rocesso Aol(Bel

écnica que consiste da transforma"#o cont$nua da solu"#o num slido precursorhidratado%hidroel./

83L? 'ma solu"#o em suspens#o de part$culas slidas num l$quido cuo tamanho varia de1nm a 1Nm formado por hidrlise e condensa"#o parcial dum precursor %solu"#o coloidal./

OAL? (repaara"#o do OAL que pode ser um sal inorGnico do metal ou um alcDido do

metal/



e'osição e 'reci'itação

) deposi"#o do metal é feita através de uma rea"#o qu$mica na fasel$quida/ ) rea"#o qu$mica leva a forma"#o de um componente do metalcom FaiDa soluFilidade no solvente/ ) precipita"#o que se seue é aitadae realiPada eDclusivamente na superf$cie do suporte/

Qua 4 sal (recursor )uste do p * 0/1 KKa34 )quecimento>5RC

suporte )uste do p 4 )quecimento:5RC* 1/5 h 4resfriamento

Centrifuado 4lavaem



Co('reci'itação

Asta técnica a imprena"#o dos suportes é realiPada com uma solu"#o deum ou mais metais que ser#o precipitados untos com o suporte/

8olu"#o )

8olu"#o 6



Aecagem e Calcinação

8ecaem,liminação do 'olente(!g&a) do' poro' d6' '6lido'*

Calcina"#o,tapa de decompo'ição do 'al prec&r'or em atmo'era de ar7 mantendo controlada'

a' 'eg&inte' ari!ei'% temperat&ra7 rampa de a8&ecimento7 l&o de g!'7tempo de

d&ração*

"e& o9:etio ; gerar poro'idade e dar re'i't<ncia mec=nica ao catali'ador /



,- . Calcinação /Ter+&lise ou Deco+)osição.

P"s# S C"s#

$ gases

"s#3 % 39l 4 $ %5 439l"45#%"s#

S 65 ;

S5$ ; $ 65% "g#

6i"5C44#3"s#

S 6i "s# "g# 3"g#$ C4 $ C4 $ 5 4

3 "g#

0- . Reaç1es do )recursor co+ !ases

P"s# $ gas/S C"s# $ <"g,s#

6i4"s# $ 53"g# S 6i"s#

$ 5 43 "g#

3"s#Mo4 $ 35 S S MoS3 3"s#

$ 35 43 "g#

5;"s# $ %534"g# "s#

;

;

;

;

;

;

4 - ;< %s.

-%s.

S 5; T $ 9l34%%s.

Ti)os de reação na ativação



Caracterização decatalisadores



+nálises tErmicas 48B!8B!t+5

Conunto de técnicas que envolvem a medi"#o de propriedades f$sicasde suFstGncias ou materiais capaPes de sofrer varia"es em fun"#o datemperatura/

O- massaUO-Varia"#o de massa

U)-emperatura



6s'ectrosco'ia de +#sorção atSmica4++A5

W uma técnica anal$tica que se Faseia na aFsor"#o de radia"#o narei#o do 'V e vis$vel por átomos asosos no estado fundamental* osquais s#o promovidos a n$veis mais altos de eneria/

Uiarama de ))8



6T+A 46T8676 P(2aU a#sor'tion ineAtructure5

Asta técnica poderosa é utiliPada para sondar a estrutura local em torno

de praticamente qualquer elemento espec$fico na taFela peridica %eDceto osmais leves. dá informa"es soFre as nXmero de identidade e qu$micados viPinhos mais prDimos e as distGncias interatômicas média até 5- Y/

Uiarama de um AZ)@8



6T+A 46T8676 P(2aU a#sor'tion ineAtructure5

9mostra +raçãoPt$3

+raçãoPt=

scatter 6 >, D?+"@/=%# E=,eA Tamanho,

Pt2Al0O3 B /,== PtBPt ,= 3,7 /,== B/,== %

Pt2Li2Al0O3/,$,3.=,/= =,F= PtBPt ,= 3,3 /,== B%,G= 7=

Pt2Li2Al0O3/,$44. =, =,7 PtB4 /,F= 3,=G /,== 7,=

H/===,/==,3="Pt7$#

=,= PtBPt G,/= 3, /,== =,=

Pt2Na2Al0O3/,$,0.=,/ =, PtBPt F,7 3,3 /,== B%,7= 7

Pt2Na2Al0O3/,$05. =,/= =,F= PtB4 =, 3,=7 /,== %,==G=

=,3 =, PtBPt /=,7 3, /,== B/,3=

Pt2Na2Al0O3/,$46. =,7= =,G= PtB4 /,G 3,=7 /,== 7,=H/==

=,= =,= PtBPt ,7 3, =,== B/,==

Pt272Al0O3/,$8. B /,== PtBPt F, 3, /,== B=,G= 7

Pt272Al0O3/,$,3. B /,== PtBPt /=, 3, /,== /,= =

Pt272Al0O3/,$46. B /,== PtBPt /=,G 3,G /,== =,%= =

Pt2Cs2Al0O3/,$0. B /,== PtBPt ,%= 3, /,== B/,%= %

Pt2Cs2Al0O3/,$,3.B /,== PtBPt //,G 3, =,== =,/= F=

=

9

aFela ? esultados Z)KA8[AZ)@8 de (t[)l23> e (t-M-)l23> %M\ Li* Ka* H* Cs./



86H 4Hicrosco'ia 6letrSnica de 8ransmissão5

W uma técnica de microscopia pela qual um feiDe de elétrons é transmitida

através de uma camada ultra fina interaindo com a amostra* erando umaimaem de alta resolu"#o e detalhada da amostra/



Catálise etero]nea- José Lu$s @iueiredo^@ernando amoa iFeiro* 2R edi"#o*

@unda"#o Calouste OulFe_ian/ Concepts of Modern Catal9sis and Hinetics- &/ Chor_endorf* J/`/Kiemantsverdriet*2RAd/* ̀ ile9-VC/

Hinetics of Catal9tic eactions- M/ )lFert Vannice* 8(&KOA (rinciples of &nstrumental )nal9sis- 8_oo* ooler* Crouch* Red/ 6roo_s

Ciola* / ! @undamentos de Catálise* Aditora Moderna* 1+:1/ Ouisnet* M/ * iFeiro* @/ / ! Belitos 'm Kanomundo ao 8ervi"o da Catálise*

@unda"#o Calouste OulFen_ian* 200</ Manual de Catálise* io de Janeiro* &6([Comiss#o de Catálise* 1+:</ Holesni_ov* &/M/* Holesni_ov* 8/&/* Vino_urov* 8/&/* OuF_in* &/M/ ! Hinetics and Catal9sis in omoeneous and eteroeneous 89stems* Kova 8cience (uFlishers*

&nc/ 2001/ Masel* /&/* Chemical Hinetics and Catal9sis* John `ile9 8ons* &KC/*(uFlication*

2001

= > ?



- 777/sFcat/orCiola* / ! @undamentos de Catálise* Aditora Moderna* 1+:1/-Ouisnet* M/ * iFeiro* @/ / ! Belitos 'm Kanomundo ao 8ervi"o da Catálise*@unda"#o Calouste OulFen_ian* 200</-Manual de Catálise* io de Janeiro* &6([Comiss#o de Catálise* 1+:</-Holesni_ov* &/M/* Holesni_ov* 8/&/* Vino_urov* 8/&/* OuF_in* &/M/ ! Hinetics andCatal9sis in omoeneous and eteroeneous 89stems* Kova 8cience (uFlishers* &nc/ 2001/-Masel* /&/* Chemical Hinetics and Catal9sis* John `ile9 8ons* &KC/*(uFlication* 2001/


http://www.sbcat.org/

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IH

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