Estudio de catalizadores de platino soportado en óxidos de cerio modificados con niobio aplicados a la reacción de desplazamiento de gas de agua

Abstract

Se sinterizaron óxidos de cerio-niobio por dos métodos: coprecipitación de Ce-Nb e impregnación de ceria con niobia. La evaluación de la capacidad redox de los soportes sugirió que la niobia en contacto íntimo con la ceria facilita la reducción de la ceria. Se prepararon catalizadores de platino soportados en un grupo seleccionado de óxidos de Ce-Nb, ceria y niobia. Se determinó que la incorporación del Pt no modifica drásticamente la capacidad redox de los soportes. Se estudió la reacción de desplazamiento de gas de agua sobre los catalizadores. Se observó que la actividad catalítica es mayor para los catalizadores Pt/Ce-Nb que para los catalizadores Pt/ceria y Pt/niobia. Se determinó que la energía de activación fue igual para los catalizadores Pt/Ce-Nb y Pt/ceria. Esto sugiere que si el mecanismo de reacción es el mismo en estos catalizadores, la incorporación de niobia no modificó la barrera de activación de la etapa limitante de reacción. La diferencia en actividad intrínseca se relacionó, entonces, a la mayor cantidad de sitios cerio superficiales reducidos sobre los catalizadores Pt/Ce-Nb. Se estableció que la ceria en los catalizadores Pt/Ce-Nb bajo condiciones de reacción está más reducida que en el catalizador de Pt/ceria. Sin embargo, se observó que la cupla redox no participa en la reacción. Se propuso que, los formiatos monodentados y carboxilatos son las especies activas. Finalmente, se propuso un mecanismo de reacción asociativo vía carboxilo, con participación del cerio reducido, el cual permite interpretar los resultados de actividad de los catalizadores Pt/Ce-Nb y Pt/ceria.

Oxides of cerium-niobium were sintered by two methods: coprecipitation of Ce-Nb and impregnation of ceria with niobia. The evaluation of redox capacity suggested that when the niobia was in intimate contact with the ceria, the reducing of the ceria was facilitated. Platinum catalysts were prepared supported on a selected group of oxides of Ce-Nb, niobia and ceria. It was determined that the addition of Pt not change drastically the redox capability of the supports. The reaction of water gas shift were studied. It was observed that the catalytic activity is higher for the Pt/Ce-Nb catalysts than the activity for the Pt/ceria and Pt/niobia catalysts. It was determined that the activation energy to the Pt/Ce-Nb and Pt/ceria catalysts was equal. This suggests that if the reaction mechanism is the same in these catalysts, the addition of niobia not alter the barrier of the activation limiting step reaction. The difference in intrinsic activity is associated, then, with the increase of the reduced cerium surface sites on the Pt/Ce-Nb catalysts compared with Pt/ceria. It was established that the ceria on Pt/Ce-Nb catalysts under reaction conditions is more reduced than in the Pt/ceria catalysts. However, it was observed that the redox cupla does not participate in the reaction. It was proposed that the monodentate formates and carboxylates are the active species. Finally, it was proposed an associative mechanism via carboxyl reaction, involving the reduced cerium. This mechanism allows to interpret the results of activity of the Pt/Ce-Nb and Pt/ceria catalysts.