Síntesis de catalizadores de níquel por deposición de láser pulsado para metanación de dióxido de carbono

Abstract

La hidrogenación de dióxido de carbono (CO2) constituye una alternativa prometedora para disminuir su impacto ambiental, al transformarlo en productos de mayor valor agregado. Entre las rutas propuestas, la metanación del CO2 destaca por permitir la conversión de este gas en metano (CH4), un combustible de interés energético. Tradicionalmente, los catalizadores empleados en esta reacción son sistemas Ni/Al2O3 preparados mediante métodos húmedos convencionales; sin embargo, estas técnicas generan residuos peligrosos y requieren múltiples etapas de síntesis. Como alternativa sostenible, este trabajo propone el uso de deposición por láser pulsado (PLD) para la preparación de catalizadores de níquel soportados en γ-Al2O3, evaluando cómo la energía del láser y el tiempo de ablación influyen en la cantidad de metal depositado, su distribución superficial y su comportamiento catalítico. Se sintetizaron seis materiales variando la energía (200 y 300 mJ) y el tiempo de deposición (5, 7 y 9 min). Los catalizadores fueron caracterizados mediante absorción atómica (AA) para determinar el contenido metálico, microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía EDS para estudiar la morfología y la distribución del níquel, fisisorción de N2, para analizar las propiedades texturales, difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman para identificar las fases presentes, reducción a temperatura programada (TPR) para evaluar la reducibilidad y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) para determinar el estado químico superficial. Los resultados mostraron que tanto la energía como el tiempo de deposición influyen directamente en la cantidad y el estado superficial del níquel. Solo el catalizador sintetizado a 300 mJ y 9 minutos presentó suficiente contenido metálico detectable por SEM-EDS y XPS, así como un mayor porcentaje de Ni0 tras la reducción. Este material fue el único que exhibió actividad catalítica apreciable en la hidrogenación de CO2, mostrando un comportamiento comparable al catalizador de referencia preparado por impregnación húmeda, pero requiriendo menor consumo de hidrógeno durante la etapa de activación.