Aplicação de nanopartículas de Cu/CeO2 na reação de oxidação de CO

Abstract

O monóxido de carbono é um gás poluente, tóxico, inodoro e incolor, formado pela combustão incompleta de combustíveis fósseis e vegetação. Uma maneira eficiente de remover este gás da atmosfera é através da reação de oxidação. A utilização de catalisadores aumenta a velocidade dessa reação. Assim, o objetivo deste trabalho é identificar como as características eletrônicas e estruturais do suporte alteram a reatividade do sistema composto de nanopartículas de Cu/CeO2 para a reação de oxidação de CO. Para isso, o suporte de CeO2 foi sintetizado alterando-se parâmetros da síntese. Com isso, foi possível controlar as propriedades eletrônicas e estruturais do CeO2 como área de superfície específica e população de vacâncias de oxigênio. Após, foram suportadas nanopartículas de Cu sobre os diferentes suportes de CeO2 sintetizados, as quais foram aplicadas para a reação de oxidação de CO. As nanopartículas de Cu/CeO2 foram caracterizadas a partir das técnicas de TEM (Transmission Electron Microscopy), XRD (X-Ray Diffraction), espectrometria de massas e XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) in situ resolvido no tempo na borda K do Cu, medido no modo transmissão. Com isso, foi estudada a dependência da reatividade das nanopartículas com os parâmetros estruturais e eletrônicos do suporte. Observa-se, em geral, um aumento da reatividade das nanopartículas de Cu/CeO2 sintetizadas em relação ao uso de nanopartículas de Cu/CeO2 com um padrão comercial de CeO2.

Carbon monoxide is a polluting, poisoning, odor- and colorless gas, formed by incomplete combustion of fossil fuels and vegetation. An efficient way to remove this gas from the atmosphere is by using an oxidation reaction. The use of catalyst improves the speed of this reaction. The main goal of this work is to identify how the electronic and structural properties of the support influence on the reactivity of the system composed by Cu/CeO2 nanoparticles in the CO oxidation reaction. For that, the CeO2 support was synthesized by changing synthesis parameters. Then, it was possible to control the electronic and structural properties of the CeO2 support, such as specific surface area and oxygen vacancy population. After this, Cu nanoparticles were supported over the different CeO2 supports synthesized, then being applied to the CO oxidation reaction. The Cu/CeO2 nanoparticles were studied with TEM (Transmission Electron Microscopy), XRD (X-Ray Diffraction), mass spectrometry and in situ time-resolved XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) measurements at the Cu K edge, measured in the transmission mode. Then, the dependence of the nanoparticles reactivity with the structural and electronic parameters of the support was studied. In general, it is observed an improvement of the reactivity of the Cu/CeO2 nanoparticles synthesized in comparison to the use of Cu/CeO2 nanoparticles synthesized with a CeO2 commercial standard.