LABORATÓRIO DE CATÁLISE

Transcrição

1 Ambiente e Novas Fontes de Combustível LABORATÓRIO DE CATÁLISE Materiais Avançados

2 LABORATÓRIO DE CATÁLISE INTRODUÇÃO INFRAESTRUTURAS PROJECTOS COOPERAÇÃO/CONTACTOS

3 INTRODUÇÃO A actividade desenvolvida no Laboratório de Catálise (LC) tem como objectivos o estudo fundamental e o desenvolvimento de aplicações para compostos contendo elementos do bloco f. Para tal têm sido estudadas reacções catalíticas de reconhecido interesse em fase heterogénea. As actuais linhas de acção podem ser agrupadas da seguinte maneira: Síntese e caracterização de compostos intermetálicos (IC) binários com lantanídeos ou actinídeos (Th, U), incluindo IC nanoestruturados. Preparação de catalisadores óxidos bimetálicos usando para tal os compostos intermetálicos como precursores catalíticos, incluindo também a síntese de óxidos bimetálicos nanoestruturados. Preparação e caracterização de sais fundidos do tipo cloreto e carbonato contendo elementos do bloco f na sua composição. Activação do metano e estudos de reactividade envolvendo o dióxido de carbono e o óxido nitroso, por exemplo, para a síntese de hidrocarbonetos e álcoois.

4 AMBIENTE E NOVAS FONTES DE COMBUSTÍVEL A partir de efluentes industriais e atmosféricos CO 2 CO 2 CH 4 Combustível, CH 4 Gás Natural Outras fontes CH 3 OH Energia Combustíveis e armazenamento de energia Hidrocarbonetos sintéticos (C2 - C3 e C5 - C12, gasolina, diesel) e metanol

5 MATERIAIS AVANÇADOS Método Sol-gel Técnica de Electrospinning Materiais nanoestruturados

6 INFRAESTRUTURAS O Laboratório de Catálise (LC) tem acesso a uma gama alargada de infraestruturas no Campus Tecnológico e Nuclear. As facilidades disponíveis no campus incluem muitas das técnicas analíticas usadas na caracterização molecular e macromolecular, tais como a RMN, IV-FT, espectrometria de massa, análises elementares (C, H, N, S), análises térmicas (TG, DSC), difracção de raios X (pós e cristal único), cromatografia em fase gasosa (GC, com TCD e FID), etc.

7 INFRAESTRUTURAS O LC dispõe de vários sistemas reaccionais instalados, incluindo reactores de pressão (autoclave) e reactores para estudos em contínuo à pressão atmosférica (reactores do tipo plug-flow em pyrex e quartzo). Técnicas específicas para a caracterização de óxidos, tais como a redução e dessorção com programação de temperatura, TPR e TPD, respectivamente, estão também disponíveis. O LC dispõe de condições únicas para manipulação de CO.

8 INFRAESTRUTURAS A análise online por GC (TCD e FID) é a principal técnica usada para estudar as reacções catalíticas. Estão disponíveis três GC (Agilent 4890D com TCD, Agilent 7820, com FID e Shimadzu 9A, com TCD and FID) quer para os estudos de reactividade, quer para estudos de caracterização térmica dos catalisadores (TPR ou TPD de moléculas alvo). O LC também dispõe de condições para preparação e manipulação em atmosfera inerte de compostos e ligandos sensíveis ao oxigénio e água, tendo também acesso a técnicas pouco usuais como a síntese em amoníaco líquido para preparação de catalisadores.

9 O LC tem em curso e continua a desenvolver investigação em várias áreas. As reacções catalíticas e os processos sob investigação baseiam-se na activação de substratos em C1 tais como CH 4 e CO 2. O LC desenvolve e está aberto a projectos de cooperação com a indústria. Segue um breve resumo de alguns dos projectos mais recentes. Acoplamento Oxidativo do Metano usando Compostos Intermetálicos contendo Elementos do Bloco f como Precursores Catalíticos a Estudo de compostos intermetálicos LnCu 2 (Ln=La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tm) e AnCu 2 (An=Th, U) como precursores catalíticos para a reacção de acoplamento oxidativo do metano, usando o dióxido de carbono como agente oxidante e produção de hidrocarbonetos com elevada selectividade em C 2 (C 2 H 6 e C 2 H 4 ). a (FCT/POCTI/QUI/35394/2000), J. alloys Comp. 478 (2009) , J. Alloys Compd., 464 (2008) PROJECTOS

10 PROJECTOS Processo para conversão electroquímica selectiva de dióxido de carbono b Parceria com a OMNIDEA (AeroSpace Technology and Energy Systems) Lda., no âmbito do projecto Energon - Space Long Term R&D, ESA / ESTEC - OMNIDEA, Contract No / 06 / NL / PA. Patente: INPI, Pt b Protocolo ITN-QIO/OMNIDEA ( ) Acoplamento de catalisadores com plasma não térmico para a decomposição de compostos orgânicos voláteis c Desenvolvimento de um sistema catalisador - plasma não térmico para a activação do metano e produção de gás de síntese e hidrocarbonetos. Parceria com o ISEL. Patente: INPI, Pt c (FC/PTDC/Equ-Equ/65126/2006), J. Mol. Catal. A: Chemical 320 (2010) 47 55; J. Alloys Comp. 497 (2010) ; Plasma Chemistry and Plasma Processing 31 (2011)

11 PROJECTOS Catalisadores de sais fundido do tipo cloreto potássio-lantanídeo d Cloretos e carbonatos de sais fundidos do tipo K-Ln como catalisadores para o estudo da redução do óxido nitroso com metano e produção de hidrocarbonetos. d (FCT/PTDC/QUI/72290/2006), Catalysis Communications 12 (2011) Mitigação do CO 2 e produção de metanol através do reforming do CH 4 e Conversão do metano e do dióxido de carbono em metanol. e (FCT/PTDC/AAG-TEC/3324/ ) Aumento da eficiência energética na conversão de metano por plasmas f Produção e melhoria da eficiência da produção de gás d síntese com plasmas não térmicos f (FCT/PTDC/FIS-PLA/2135/ )

12 COOPERAÇÃO/CONTACTOS O LC está aberto a cooperação, incluindo o intercâmbio (no âmbito de estágios de curta e média duração) de investigadores e estudantes graduados. Se está interessado(a) em fazer o seu mestrado, doutoramento ou pósdoutoramento em catálise, o LC disponibiliza com todo o agrado os seus meios. Bolsas para investigadores e estudantes com formação nas áreas da Química e Engenharia Química podem ser submetidas à Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). Para mais informação contacte-nos (jbranco@ctn.ist.utl.pt). O Grupo de Química dos Elementos f (QEf) e o Laboratório de Catálise (LC) acolherão com todo o agrado a sua contribuição (Dr. Joaquim Branco) (CTN)