Síntesis, caracterización y aplicaciones de catalizadores nanoestructurados de óxido de cerio soportados sobre óxido de magnesio, con bajo contenido en lantánido

Abstract

Se han sintetizado diferentes catalizadores soportados sobre óxido de magnesio con bajo contenido total de lantánidos (CeO2/MgO, CeTbOx/MgO). Estos catalizadores se han caracterizado tanto desde el punto de vista estructural como funcional. Las técnicas avanzadas de microscopia electrónica de transmisión revelaron la presencia de una variedad de nuevas nanoestructuras de lantánido altamente dispersas. Estos catalizadores mostraron propiedades redox únicas en comparación con catalizadores convencionales de CeO2 masivos de alta y de baja superficie. Más concretamente, una elevada reducibilidad y capacidad de almacenamiento de oxígeno, así como una excelente estabilidad en su respuesta redox frente a tratamientos a altas temperaturas. Desde e punto de vista catalítico, el catalizador CeTbOx / MgO demostró un rendimiento mejorado en la oxidación total de metano con respecto al catalizador de CeO2 masivos y al catalizador de cerio soportado CeO2/MgO. En términos de eficiencia atómica, también mejoró el comportamiento de otros materiales a masivos que implican la modificación del cerio con un segundo elemento metálico. La incorporación de una carga relativamente baja de Cu en estos catalizadores, condujo a sistemas con una fase de Cu altamente dispersa, tal y como revelan las técnicas analíticas STEM a alta resolución. Además, estos catalizadores exhibieron un muy buen comportamiento catalítico en la reacción CO-PROX, en comparación con otros tipos de catalizadores del tipo óxido de Cu/Ce masivo. Un estudio profundo de caracterización macroscópica y microscópica, que incluye experimentos operacionales in situ DRIFT, reveló un papel clave de las interacciones entre las especies altamente dispersas que contienen cobre y cerio, que se mejoran particularmente en el catalizador Cu/CeO2/MgO.