Estudio de catalizadores de níquel soportados en rGO para metanación de CO2

Abstract

En este trabajo de investigación se estudió la actividad catalítica, selectividad y estabilidad de catalizadores de níquel, soportados en materiales de rGO funcionalizado, en la reacción de metanación de CO2. Este trabajo está dividido en tres partes: I) Síntesis y caracterización de catalizadores Ni/rGO. II) Estudio de la actividad catalítica y su correlación con los procesos de funcionalización realizados a los soportes de rGO. III) Aproximación al mecanismo de la hidrogenación de CO2 en catalizadores Ni/rGO. En una primera etapa se preparó óxido de grafeno reducido (rGO) con distintas cantidades de defectos, el cual fue dopado con nitrógeno, y sobre el cual se depositaron nanopartículas de níquel mediante impregnación húmeda. Una vez preparados, los catalizadores fueron caracterizados mediante espectroscopias IR, Raman y XPS, y microscopias SEM, TEM. Posteriormente, se realizaron ensayos de actividad catalítica, donde se analizó el efecto de la funcionalización de la superficie y el tamaño de las partículas de níquel. Finalmente, se investigaron los posibles pasos del mecanismo de reacción mediante experimentos DRIFTS in situ. Del desarrollo de este trabajo se obtuvieron catalizadores de níquel soportados en rGO funcionalizado, activos en la reacción de metanación de CO2, con una conversión máxima del 60% y una selectividad cercana al 100% a una temperatura entre 400 y 450 °C. Esto, con una mezcla de reacción H2:CO2 estequiométrica y con un GHSV de 96Lh-1gcat-1. Asimismo, los resultados mostraron que las funcionalizaciones incorporadas al rGO participan de la reacción, permitiendo la activación del CO2 para su posterior hidrogenación a metano, además de actuar como sitios de anclaje y estabilización de las nanopartículas metálicas, lo cual permitió obtener catalizadores no solo activos, sino, además, estables.