Aspectos cinéticos del reformado de metano con CO2 sobre catalizadores de Rh soportado en alúmina modificada con injertos de ZrO2 = Kinetic aspects of methane dry reforming over Rh supported on Zro2-grafted alumina

Abstract

La reacción de reformado seco de metano a gas de síntesis es una vía interesante de utilización de dos importantes gases con efecto invernadero (CO2 y CH4). El gas generado es un producto valioso para la síntesis de Fischer–Tropsch y para procesos de carbonilación. Se ha demostrado que la etapa limitante corresponde a la activación del enlace C − H, una reacción ’sensible a la estructura’ que se favorece sobre sitios de bordes y esquinas, y que puede conducir a una rápida desactivación del catalizador por formación de coque. De acuerdo a numerosos estudios, el catalizador Rh/Al2O3 exhibe una alta actividad en el reformado de metano, siendo el rodio metálico la especie reportada como el sitio activo para la reacción. Sin embargo, tratamientos a altas temperaturas conducen a la desactivación del catalizador debido a una fuerte interacción entre óxidos de Rh y alúmina, situación que inhibe la formación de rodio metálico. Para mejorar la actividad, la alúmina puede ser modificada con ZrO2, cuyo efecto promotor ha sido únicamente asociado a la disminución de interacciones RhOxalumina que resulta de su incorporación en el soporte. Un método ventajoso para modificar la superficie de un soporte es el método de ’grafting’, que permite el injerto de pequeñas cantidades de precursores de complejos organometálicos y la subsecuente formación in situ de óxidos, a partir de estos complejos. Este método conduce a una gran cantidad y calidad de contactos entre el soporte y el óxido de metal incorporado en su superficie. Catalizadores Rh/Al2O3 modificados fueron preparados mediante el injerto de distintas cantidades de n−propóxido de circonio en el soporte, lo que condujo a la formación de cristales de circonia tetragonal en la superficie. Adicionalmente, se sintetizaron catalizadores de Rh soportado sobre ZrO2 y γ−Al2O3 pura y mezclas mecánicas entre ellos. Los catalizadores fueron caracterizados por superficie específica BET, reducción térmica programada, quimisorción de CO, difracción de rayos X y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X. Los ensayos catalíticos para el reformado de metano con CO2 fueron realizados en un reactor tubular de lecho fijo, en condiciones que aseguran un régimen cinético.