Estudo do método de mistura das suspensões precipitadas (MPS) para a síntese de catalisadores de tungstênio suportado em zircônia (WOx/ZrO2)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Zirconia-supported tungsten oxide (WOx/ZrO2) is one of the main acid catalysts. The development of new methods for its preparation has been widely studied lately. This thesis presents a study of a new synthesis method, named Mixed Precipited Suspension (MPS), to prepare WOx/ZrO2 catalysts. This method consists in the mix of the precipitated suspensions containing the elements of interest, appropriate homogeneity during the mixing step and activation by heat treatment. The dependence of the catalyst properties were investigated as function of synthesis conditions (time and temperature during the mixing step), tungsten content and calcination temperature. The catalysts were characterized and their activity evaluated for oxidative desulfurization (ODS) of model fuel containing dibenzothiophene (DBT). Results show that high mixing time of the suspensions increase the tetragonal ZrO2 phase concentration and the surface area of the catalysts. Furthermore, an improvement of the activity is observed in the catalysts obtained after larger mixing time, which was attributed to the high dispersed distorted Zr-WOx clusters, polytungstate species and no formation of crystalline WO3. The presence of tungstite and the increase of the temperature during the mixing step are prejudicial to achieve highly active catalysts. In addition, the increase in the WOx surface density to values above the monolayer surface coverage (4.5 W nm-2) aid the formation of active species and, consequently, catalysts more effective. Moreover, MPS method manteined the nominal composition and prepared catalysts with higher activity than those obtained by impregnation, for all calcination temperature studied. These results demonstrate the potentiality of MPS method for preparing WOx/ZrO2 catalysts. Óxido de tungstênio suportado em zircônia (WOx/ZrO2) é considerado um dos mais eficientes catalisadores ácidos, ao passo que o desenvolvimento de novos métodos para sua preparação é um tópico amplamente estudado nas últimas décadas. Esta tese apresenta o estudo de um novo método para a preparação de catalisadores WOx/ZrO2, denominado de Mistura das Suspensões Precipitadas (MPS). O método consiste na combinação das suspensões precipitadas contendo os elementos precursores de interesse, adequada homogeneidade durante a etapa de mistura e ativação via tratamento térmico. A dependência das características do catalisador final, como: as condições durante a síntese (tempo e temperatura de mistura), concentração de tungstênio e temperatura de calcinação foram estudadas. As propriedades dos catalisadores foram caracterizadas e sua atividade avaliada utilizando a reação de dessulfurização oxidativa (ODS) de um combustível modelo contendo dibenzotiofeno (DBT). Os resultados demonstraram que o aumento no tempo de mistura das suspensões favorece a formação de ZrO2 tetragonal e aumenta a área superficial do catalisador. Ainda, uma melhora na atividade foi observada nos catalisadores obtidos em maiores tempos de mistura, o que foi atribuído à formação de espécies de clusters Zr-WOx distorcidos, politungstatos e ausência de WO3 cristalino. A presença de tungstita e o aumento da temperatura durante a etapa de mistura foram prejudiciais para a obtenção dos catalisadores. Por outro lado, o aumento da concentração de tungstênio eleva a densidade superficial de tungstênio para valores acima da cobertura em monocamada (4,5 W nm-2), favorecendo a formação de espécies mais ativas e catalisadores mais eficientes. Além do mais, o método MPS manteve a composição nominal e produziu catalisadores com atividade superior aos preparados por impregnação, indiferente da temperatura de calcinação. Esses resultados demonstram a potencialidade da utilização do método MPS na preparação de catalisadores WOx/ZrO2.