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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3814| Efecto de la incorporación de itrio y galio en catalizadores Ni-Fe soportados en alúmina nanoestructurada y su aplicación para la hidrogenación de CO2 Yttrium and Gallium incorporation effect over Ni-Fe catalysts supported on nanostructured alumina and its application for CO2 hydrogenation | |
| Luis Gerardo Reyes Sánchez | |
| Joel Antúnez García JORGE NOE DIAZ DE LEON HERNANDEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| metanación, CO2, Níquel, Hierro, alúmina methanation, CO2, Nickel, Iron, alumina | |
| El cambio climático y la demanda energética global son los retos más grandes de la humanidad en el siglo XXI. Con este panorama, la captura y utilización de carbono (CUC) surge como una de las áreas clave para alcanzar los objetivos de emisión de CO2, así como contribuir a satisfacer la creciente demanda de energía, combustibles y productos químicos. Uno de los principales desafíos para la CUC es la disponibilidad de catalizadores altamente activos y baratos. En este sentido se ha investigado el desarrollo de nuevos catalizadores basados en metales de transición debido a su bajo costo; no obstante, dichos catalizadores suelen presentar una actividad y estabilidad deficiente. De ahí que en este trabajo se investigue la incorporación de especies de galio o itrio en catalizadores Ni-Fe soportados en alúmina nanoestructurada como una forma de modular el desempeño de los materiales en la hidrogenación de CO2. Para ello se sintetizó alúmina mediante un método hidrotermal y se impregnó con 5% y 10% en peso de óxido de itrio o galio. Sobre estos materiales se prepararon catalizadores Ni-Fe con una relación Ni/Fe=9 (10% en peso) mediante impregnación húmeda sucesiva. Los soportes se analizaron mediante difracción de rayos X (DRX), fisisorción de N2, SEM, reacción modelo de descomposición de 2-propanol, adsorción de piridina, medición de potencial Z y dinámica molecular. Asimismo, los catalizadores se estudiaron mediante DRX, fisisorción de N2, TEM, FTIR en condiciones de reacción y se probaron en la reacción de hidrogenación de CO2. Se observó una modificación de la estructura cristalina, propiedades texturales y acidez superficial de la alúmina al impregnarla con galio o itrio en dependencia de la naturaleza del óxido y del porcentaje de impregnación. Asimismo, los catalizadores exhibieron una excelente dispersión de la fase activa e incorporación de los óxidos impregnados; además de presentar una estructura cristalina y especies intermediarias de reacción diferenciadas de acuerdo con el óxido impregnado. La evaluación catalítica reveló un aumento en la conversión y selectividad hacia metano de los catalizadores impregnados con itrio, mientras que los catalizadores impregnados con galio presentaron una disminución en conversión y selectividad. Climate change and global energy demand are humanity's greatest challenges in the 21st century. Under this panorama, the capture and use of carbon (CUC) emerge as one of the critical areas to achieve the CO2 emission objectives, as well as to satisfy the growing demand for energy, fuels, and chemical products. One of the main challenges for CUC is the availability of cheap and highly active catalysts; Therefore, the development of new catalysts based on transition metals has been investigated. However, transition metal catalysts often exhibit poor activity and stability. Hence, this work explores the incorporation of gallium or yttrium species in Ni-Fe catalysts supported on nanostructured alumina to modulate materials' performance in CO2 hydrogenation. Alumina was synthesized by a hydrothermal method and impregnated with 5 and 10 wt.% of yttrium or gallium oxide. Similarly, Ni Fe catalysts (Ni/Fe=9; 10% wt.) were prepared by successive wet impregnation employing the impregnated alumina materials as supports. The supports were analyzed by XRD, N2 physisorption, SEM, 2-propanol decomposition model reaction, pyridine adsorption, Z-potential measurement, and molecular dynamics. Likewise, the catalysts were analyzed by XRD, N2 physisorption, TEM, and FTIR under reaction conditions. Also, catalysts were tested in the CO2 hydrogenation reaction. The alumina's crystalline structure, textural properties, and surface acidity were adjusted with impregnation, varying with gallium or yttrium oxide percentage. Moreover, the catalysts exhibited excellent active phase dispersion and good incorporation of the impregnated oxides, presenting a differentiated crystalline structure and reaction intermediates according to the impregnated oxide. Furthermore, the catalytic evaluation revealed increased conversion and selectivity towards methane on yttrium-impregnated materials. In contrast, the conversion and selectivity of gallium-impregnated catalysts decreased. | |
| CICESE | |
| 2022 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Reyes Sánchez, L.G. 2022. Efecto de la incorporación de itrio y galio en catalizadores Ni-Fe soportados en alúmina nanoestructurada y su aplicación para la hidrogenación de CO2. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 89 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Luis Gerardo Reyes Sánchez_22-11-2022.pdf | Versión completa de la tesis | 5.85 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |