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Proceso de síntesis de catalizadores Au-Fe/Al2O3 para combustión de metano

Resumen

La combustión catalítica de metano es una reacción de interés para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Se deben tener en cuenta algunas consideraciones al sintetizar catalizadores para esta reacción específica. En este trabajo, se sintetizaron una serie de catalizadores Au-Fe/Al2O3 mediante un proceso de impregnación secuencial diseñado considerando los procesos químicos que ocurren en cada paso. Los catalizadores se sintetizaron con una concentración molar total de metales de 10 mol/m2 (soporte) y con relaciones molares Au/(Au+Fe) de 0.0, 0.02, 0.09, 0.29 y 1.00. Estos catalizadores se comportaron en la combustión de metano (57.000 mL/g* h, bajo condiciones diluidas de CH4 de 1.5% vol en 21% vol. O2, y N2 balanceado) de la siguiente manera: (1) Se observó actividad desde 500 °C para todos los catalizadores (2) Solo se detectaron CO2 y CO en la corriente de producto con una selectividad del 90% a CO2 (3) El catalizador con relaciones molares más bajas mostró la actividad más alta (4) En general, se observó una histéresis inversa en el comportamiento catalítico. Tal comportamiento implicó lo siguiente: (A) Se encontró que la actividad catalítica era fuertemente dependiente del contenido de oro, disminuyendo al aumentar la composición de oro, (B) Las diferencias observadas en la actividad durante la ignición y extinción de la temperatura se debieron al aumento de tamaño de las nanopartículas de oro (C) Se observó una alta dispersión de oro y un posible comportamiento sinérgico entre Au y Fe para el catalizador con la relación molar menor de 0.01 que presentó una temperatura de ignición de ~523 °C y 70% de conversión de metano.