Obtenção de nanotubos de carbono a partir da reação de decomposição catalítica do metano sobre catalisadores de ferro, cobalto e níquel suportados em alumina

Abstract

Este trabalho teve como objetivo a obtenção de nanotubos de carbono através da reação de decomposição catalítica do metano realizada sobre catalisadores contendo 5% ou 10% de ferro, cobalto ou níquel suportados em alumina. Foram testadas diferentes condições de ativação dos catalisadores, diferentes fluxos reacionais e diferentes temperaturas reacionais (somente para os catalisadores de níquel). O método de impregnação utilizado no preparo dos materiais foi o método de impregnação úmida, o qual mostrou-se efetivo através das análises de Absorção Atômica e Energia Dispersiva. Os catalisadores foram caracterizados através de Fisissorção de Nitrogênio, Difração de Raios X, Redução a Temperatura Programada e Microscopia Eletrônica de Varredura, e o material depositado sob os catalisadores foi caracterizado através de Análise Termogravimétrica, Espectroscopia Raman e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Os rendimentos mostraram-se dependentes do fluxo de metano, sendo que, com o fluxo baixo, os catalisadores apresentaram baixo rendimento. Os catalisadores foram capazes de depositar nanotubos de carbono independentemente da condição de ativação empregada, sendo que o catalisador contendo 10% Co na condição de ativação 1, e o catalisador contendo 10% Fe na condição de ativação 2 formaram nanotubos de carbono de paredes simples. Os demais catalisadores formaram nanotubos de paredes múltiplas em ambas as condições. Os rendimentos para os catalisadores de níquel mostraram-se dependentes da temperatura reacional, apresentando maior rendimento a 700°C, porém, formando nanotubos de menor qualidade. <br>

Abstract : This study aimed to obtain carbon nanotubes by catalytic decomposition of methane held on catalysts containing 5% or 10% iron, cobalt or nickel supported on alumine. It were tested different conditions of activation of the catalysts, different flows and different temperature?s reactions (only for nickel catalysts). The impregnation method used in the preparation of materials was the wet impregnation method, which proved to be effective by Atomic Absorption and Energy Dispersive analysis. The catalysts were characterized by Nitrogen Physisorption, X-ray Diffraction, Temperature Programmed Reduction and Scanning Electron Microscopy, and the material deposited on the catalysts was characterized by Thermogravimetric Analysis, Raman Spectroscopy and Transmission Electron Microscopy. The yields were dependent on the methane flow, while with the low flow rate, the catalysts showed low yield. The catalysts were able to deposit carbon nanotubes regardless of activation conditions employed, where the catalyst containing 10% Co in the activation condition 1, the catalyst containing 10% Fe in the activation condition 2 formed single-walled carbon nanotubes. The other catalysts formed multi-walled nanotubes in both conditions. The yields for nickel catalysts were dependent on the reaction temperature, with higher yields at 700°C, however, formed low-quality nanotubes.