Estudio de catalizadores de rh soportado sobre óxidos mixtos de ce-pr dispersos sobre alúminas modificadasinfluencia del modificador sobre la interacción del óxido mixto

Resumen

A lo largo de los años 90, el óxido de cerio conoció un gran desarrollo en el campo de la catálisis heterogénea debido a su poder regulador de la presión de oxígeno en el medio de reacción. Esta propiedad, que tanto interés tuvo en el desarrollo de los catalizadores de postcombustión, son las que siguen despertando el interés de estos materiales en otros tipos de reacciones, como algunas de las implicadas en la obtención de hidrógeno a partir de combustibles fósiles. El presente trabajo se dedica concretamente al estudio del comportamiento químico y estructural de sistemas catalíticos en el que el óxido mixto de cerio-praseodimio juega un papel promotor de actividad catalítica. Se busca con la incorporación de praseodimio en la red del óxido de cerio la mejora en el intercambio de oxígeno con el medio. Este óxido mixto se ha dispersado sobre dos alúminas modificadas, habiéndose estudiado también la influencia del modificador de la alúmina sobre la interacción de esta con el óxido mixto soportado. Los catalizadores, preparados por impregnación, y su evolución frente a tratamientos químico térmicos han sido caracterizados por DRX, DRX in situ, BET, DTP/TPR, OSC, IR, HREM, XPS, EELS y EDS. A partir de los resultados de caracterización hemos intentado establecer correlaciones entre las propiedades redox de estos catalizadores y los cambios estructurales que pueden sufrir bajo condiciones severas de tratamientos. El estudio de la reducibilidad por DTP/TPR indica que la incorporación del praseodimio en la red del cerio y la presencia de metqal mejoran notablemente las propiedades redox del óxido mixto. La evolución de la capacidad de almacenamiento de oxígeno en función de la temperatura de reducción ha mostrado un aumento de OSC hasta 800 ºC. La reducción a 900 ºC del óxido mixto causa una disminución importante de los valores de OSC obtenidos. En el caso concreto del óxido mixto soportado sobre la alúmina modificada con lantano, esta disminución es drástica. Los análisis por DRX y XPS muestran que los tratamientos a 900 ºC en H2/Ar provocan la desactivación de las propiedades redox del óxido mixto soportado debido a la formación de los correspondientes aluminatos de lantánidos LnAlO3 (Ln=Ce,Pr). Especial interés ha presentado en este estudio las correlaciones que se han establecido entre la posición de la banda de infrarrojos característica de la presencia de Ce3+ en la fase cúbica y con la cantidad de Ce3+ reoxidable, así como del desplazamiento en la posición de esta banda con la temperatura de reducción, que presumiblemente estaría directamente relacionada con el grado de reducción alcanzado por el óxido mixto no incorporado a la estructura de la alúmina. La desactivación producida tras la reducción a alta temperatura (900 ºC) es casi total e irreversible en el caso del soporte modificado con La2O3. Por el contrario, en el caso de alúmina modificada con sílice, la presencia de los cationes lantánidos en forma presumiblemente de hidroxicarbonatos permite la reaparición de la fase cúbica del óxido después del tratamiento de reoxidación, con la consiguiente recuperación del poder redox del óxido soportado. Esto pone de manifiesto que la presencia de un modificador determinado de la alúmina, en este caso óxido de lantano o sílice, puede ser significativo en el comportamiento global de un sistema catalítico complejo como el que se ha estudiado en este trabajo.