Reformado de metano con CO2 sobre óxidos mixtos Ni-Mg-Al-Ce derivados de hidrotalcitas : Efecto de la relación Mg/Ni

Abstract

ABSTRACT: Ni-Ce/Mg-Al catalysts were obtained by means of the hydrotalcite reconstruction method in the presence of [Ce(EDTA)]-complex. The effect of the Mg/Ni ratio was studied when the mixed oxide was reconstructed with 3 wt. % Ce loadings. The materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Thermal-Gravimetric Analysis (TGA), Temperature-Programmed Reduction (TPR-H2), Temperature-Programmed Oxidation (TPO) and CO2 Temperature-Programmed Desorption (TPD-CO2). The reduced catalysts were tested in CO2 reforming of methane under two operation regimens:i) reaction between 500 to 800ºC using volumetric ratios of CH4/CO2/Ar=5/5/40 and, ii) isothermal reaction at 700ºC using volumetric ratios of CH4/CO2=18/22 without diluent gas. The solids showed strong basiccharacteristics and high Ni-surface interactions which determined their catalytic performance. Catalysts with Mg/Ni molar ratios of 2 and 4 showed high CH4 and CO2 conversions with H2/CO molar ratios between 0.7 and 1.1 without coke formation under severe isothermal reaction conditions. The yields and activities were higher when reduction increased.

RESUMEN: Se prepararon catalizadores Ni-Ce/Mg-Al por el método de reconstrucción de hidrotalcitas en presencia del complejo [Ce(EDTA)]-. Se estudió el efecto de la relación molar Mg/Ni cuando el óxido mixto fue reconstruido con cargas del 3% en peso de Ce. Los materiales fueron caracterizados por análisis químico elemental, Difracción de Rayos X (DRX), Análisis TermoGravimétrico (TGA), Reducción a Temperatura Programada (TPR-H2), Oxidación a Temperatura Programada (TPO) y Desorción a Temperatura Programada de CO2 (TPD-CO2). Los catalizadores reducidos fueron empleados en el reformado de metano con CO2 bajo dos regímenes de operación: i) reacción entre 500 y 800ºC empleando relaciones en volumen de CH4/CO2/Ar=5/5/40 y, ii) reacciónisotérmica a 700ºC empleando relaciones en volumen de CH4 /CO2=18/22 sin gas diluyente. Los sólidos presentaron características básicas fuertes y altas interacciones Ni-superficie que determinaron sus propiedades catalíticas. Los catalizadores con relaciones molares Mg/Ni iguales a 2 y 4 presentaron altas conversiones de CH4 y CO2 obteniéndose relaciones molares H2/CO entre 0,7 y 1,1 sin formación de coque bajo condiciones drásticas de reacción isotérmica. Las actividades y selectividades de los catalizadores fueron mayores cuando los grados de reducción del sólido se incrementaron.