Resumen de Study of transition metal carbide catalysts of group 5 in the rwgs reaction
El principal objetivo de este trabajo es el estudio de catalizadores basados en carburos de metales de transición del grupo 5 (CMTG5=VC, NbC and TaC) en la reducción selectiva de CO2 a CO bajo condiciones de la reacción inversa de desplazamiento de gas de agua (RWGS por sus siglas en inglés). Adicionalmente, algunos de estos materiales se han probado como catalizadores en el reformado de metanol con vapor. Se ha estudiado y desarrollado un método sol-gel de preparación, usando 4,5-dicyanoimidazole como fuente de carbono, cloruro y alcóxido como precursores metálicos y diversos tratamientos térmicos. El uso del alcóxido metálico como precursor conllevó a la preparación de CTMG5 con un tamaño de cristalito más pequeño que el obtenido cuando se utilizó el correspondiente cloruro. Además, se observó una disminución del tamaño de cristalito de los CMTG5 cuando se incrementó la relación molar 4,5-dicyanoimidazole/alcóxido metálico. Un incremento de la temperatura de tratamiento también produjo un aumento del tamaño de cristalito. Los catalizadores se han caracterizado adecuadamente antes y después de su uso en reacción mediante diversas técnicas físico-químicas. Asimismo, se han llevado a cabo estudios de adsorción y reactividad de CO2 mediante termogravimetría, calorimetría y espectroscopia infrarroja en modo reflectancia difusa in situ. Se han ensayado los diferentes materiales bajo condiciones de RWGS, CO2/H2=1/3 en el rango de 573-873 K. Los catalizadores basados en carburo de vanadio fueron activos y altamente selectivos a CO alcanzando valores cercanos al 100% a partir de 773 K. Los materiales basados en carburo de niobio y carburo de tántalo fueron inactivos bajo las condiciones experimentales usadas. En los catalizadores de carburo de vanadio másico se pudo determinar la coexistencia de dos fases, una estequiométrica VC, y otra deficiente en C, V8C7. La presencia de una mayor cantidad de la fase V8C7 se relaciona con el menor tamaño de cristalito y se refleja en una mayor energía de adsorción de CO2. El catalizador que presentó mayor presencia de la fase V8C7 mostró el mejor comportamiento catalítico en todo el rango de temperatura estudiado. Todos los catalizadores soportados de carburo de vanadio produjeron una mayor cantidad de CO por mol de V que el catalizador másico correspondiente. Los catalizadores soportados, VC/Al2O3, VC/SiO2 y VC/AC, que tuvieron los menores tamaños de cristalito de la fase VCx mostraron el mejor comportamiento catalítico. Algunos catalizadores se ensayaron en la RWGS durante 4 días, mostrando una elevada estabilidad bajo las condiciones de reacción utilizadas.
