influencia del tipo de soporte en las propiedades
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FA C U LTA D D E C I EN C I A SM Á S T E R E N C I E N C I A S Y T EC N O L O GÍ A S Q U Í M I C A S
T R A B A JO F I N D E M Á S T E R
Influencia del Tipo de Soporte en las Propiedades Redox y Catalíticas de
los Óxidos de Manganeso
Autor: Daniel Goma Jiménez
Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica
Contenidos
1. Introducción y Objetivos2. Parte Experimental3. Resultados y Discusión4. Conclusiones
1. Introducción y Objetivos
• Presencia de oxígenos de red relativamente lábiles, generación de vacantes y centros de activación en procesos de oxidación.
Variedad en estados de oxidación y
fases• Reactivos baratos.• Sencilla preparación.
Económicos y de fácil síntesis
• En combustión de hollín, CO y COV.• En reducción de NOx.• En producción de H2 por splitting de
H2O.
Actividad Catalítica
¿Por qué usar óxidos de manganeso en Catálisis Heterogénea?
1. Introducción y Objetivos
En el caso de sistemas MnOx soportados, es necesario tener en cuenta características del soporte como:
1. La composición química.2. La fase estructural.3. La afinidad entre la fase estructural del soporte y de la
fase soportada.4. Las características redox.
Objetivo: Evaluar la influencia de estos factores en las propiedades de sistemas MnOx dispersos, así como en su comportamiento catalítico en las reacciones de combustión de hollín y oxidación de CO.
1. Introducción y Objetivos
MnOx
ZrO2
TiO2
Anatasa
Rutilo
P25
CeO2
BS
AS
2. Parte Experimental
1º• Impregnación con disolución de nitrato de manganeso.• Secado en estufa a 90ºC.
2º• Trituración en mortero de ágata.• Tamizado en luz de malla de 75 μm.
3º• Calcinación a 400ºC durante 8 horas. 6 muestras
(400ºC)
4º• Calcinación a 600ºC durante 2 horas partiendo de las
muestras de 400ºC. 6 muestras (600ºC)
2. Parte Experimental
Nomenclatura empleada:
Tª Calc.
Mn/Ce(AS)400
Área Sup. (AS) Alta superficie(BS) Baja superficie
F. Soporte
F. Soportad
a
Tª Calc.
Mn/Tia600Fase:(a)Anatasa(r) Rutilo(P25) Mezcla a+r
F. Soportad
a
F. Soporte
2. Parte Experimental
MnOx/soporte
Caracterización
DRXFisisorción
de N2
RTP-EM ICP-AES
Ac. Catalítica
Combustión de hollín
Oxidación de CO
1º Ciclo 2º Ciclo
3. Resultados y Discusión
MuestrasCalc. 400°C
% Mn (p/p)
% Zr (p/p)
% Ce (p/p)
% Ti (p/p)
Mn/Zr400 9,5 58,1 - -Mn/
Ce(AS)400 13 - 61,1 -
Mn/Ce(BS)400 3,62 - 75,2 -
Mn/Tir400 3,54 - - 53,3Mn/Tia400 6,40 - - 50,7Mn/Ti(P25)400 6,10 - - 50,3V. referencia: 2,59 (x 10-5)
moles Mn/m2
Análisis elemental (ICP-AES):
3. Resultados y Discusión
MuestraSBET (m2/g)
Calc. 400ºC Calc. 600ºCMn/Ce(AS) 81 80Mn/Ce(BS) 24 25Mn/Zr 59 53Mn/Tia 50 28Mn/Tir 26 19Mn/Ti(P25) 50 30
Adsorción volumétrica de N2:
3. Resultados y Discusión
Difracción de Rayos X:
3. Resultados y Discusión
3. Resultados y Discusión
3. Resultados y Discusión
H2(5%)/Ar
Reducción Térmica Programada (RTP):
3. Resultados y Discusión
H2(5%)/Ar
Reducción Térmica Programada (RTP):
3. Resultados y Discusión
H2(5%)/Ar H2(5%)/Ar
3. Resultados y Discusión
T50% hollín=613ºC
Actividad Catalítica en Combustión de Hollín:
3. Resultados y Discusión
MuestraT50% (ºC)
Calc. 400ºC
Calc. 600ºC
Mn/Ce(AS)
331 328
Mn/Ce(BS)
351 356
Mn/Zr 392 368Mn/Tia 431 430Mn/Tir 432 428Mn/Ti(P25)
433 433
Soportes T50% (ºC)CeO2 (AS)
356
CeO2 (BS)
373
ZrO2 466TiO2 (ana.)
525
TiO2 (rut.)
522
TiO2 (P25)
530
Actividad Catalítica en Combustión de Hollín:
3. Resultados y Discusión
Actividad Catalítica en Oxidación de CO:
1% CO0,6% O2
98,4% He
3. Resultados y Discusión
Muestras
T50% (ºC)Calc. 400ºC Calc. 600ºC1er
Ciclo2º Ciclo 1er
Ciclo2º Ciclo
Mn/Ce(AS) 232 191 243 248Mn/Ce(BS) 381 289 340 371Mn/Zr 251 222 267 276Mn/Tia 452 644 388 334Mn/Tir 359 219 418 206Mn/Ti(P25) 394 336 370 310
Actividad Catalítica en Oxidación de CO:
4. Conclusiones
• Del MnOx en todo el rango de muestras a excepción de las soportadas en TiO2 anatasa y ZrO2 calcinadas a 600ºC, donde hay presencia de fase β-Mn2O3.
Baja cristalinida
d• De acuerdo a los diagramas de RTP y
DRX la temperatura de calcinación de 400°C conduce a la formación de MnO2 y la de 600°C a Mn2O3.
Estado de Oxidación
• Las muestras con soporte en TiO2 rutilo estabilizan la fase β-MnO2 también de estructura rutilo por encima de los 600ºC.
Estabilidad de fases
4. Conclusiones
• Los óxidos de manganeso soportados en ZrO2 y CeO2 presentan las menores temperaturas de conversión. La estructura del TiO2 no parece tener influencia alguna sobre el comportamiento en esta reacción.
Combustión de hollín
• Como en el caso anterior, las muestras basadas en ZrO2 y CeO2 muestran los mejores resultados. En el caso de los TiO2 destaca el comportamiento de la fase rutilo.
Oxidación de CO
Actividad Catalítica
MUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCIÓN