CeO2 y óxidos mixtos CeO2-ZrO2 como catalizadores de la combustión de carbonilla en corrientes gaseosas con NOx y O2

Abstract

El punto de partida de este estudio ha sido una búsqueda bibliográfica exhaustiva relacionada con el tema de Tesis. A continuación se ha elegido un método de preparación para los óxidos puros (para CeO2 y ZrO2 co-precipitación de hidróxidos), y para los óxidos mixtos CeO2-ZrO2 la de co-precipitación de hidróxidos. Para el caso de óxidos mixtos se han ensayado distintas relaciones Ce/Zr y distintas temperaturas de calcinación. La siguiente etapa ha sido la caracterización de estos catalizadores, Las técnicas empleadas son las que proporcionan información sobre las propiedades texturales: adsorción de N2 a -196ºC, y estructurales: Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopía Raman, Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), Reducción a Temperatura Programada con H2 (RTP-H2). A continuación, se han realizado ensayos catalíticos de conversión de carbonilla en presencia de NOx. Se ha escogido una carbonilla modelo (Printex-U, Degussa). Los ensayos catalíticos se han llevado acabo en un dispositivo experimental consistente en un reactor tubular de cuarzo de lecho fijo provisto de un horno para regular la temperatura y un panel de control y una serie de controladores de flujo másico que permiten seleccionar la naturaleza y la composición de la mezcla de gases reactiva que se introduce al reactor. Los ensayos catalíticos se han llevado a cabo mediante: - Reacciones a Temperatura Programada: consistentes en hacer pasar la mezcla de gas reactivo por el reactor al tiempo que se modifica la temperatura progresivamente desde temperatura ambiente hasta 750ºC, a razón de 10ºC/min. - Reacciones Isotermas a diferentes temperaturas: 450 y 500°C. Una vez elegida la composición y condiciones de calcinación óptimas en la preparación del óxido mixto, se han ensayado diferentes rutas de preparación. Posteriormente se caracterizará y estudiará la actividad catalítica de todas estas muestras hacia la combustión de carbonilla y eliminación de NOx. Se han establecido correlaciones entre sus propiedades estructurales y catalíticas. Dado que las moléculas de NO y NO2 pueden interaccionar con la superficie de la ceria, y que dicha interacción puede influir en la actuación de los catalizadores, la interacción de NOx con los óxidos mixtos y formación de posibles especies NOx-adsorbidas en superficie fuiron analizadas mediante la técnica de DRIFTS in situ. En la última etapa, se han realizado ensayos de actividad usando otras carbonillas modelo, (además de Printex-U) y reales, obtenidas de la combustión de motores diésel. Se ha profundizadoen el estudio de las características de la propia carbonilla y su influencia sobre la reactividad usando catalizadores seleccionados.