Síntese, caracterização e aplicação de catalisadores à base de níquel e platina suportados em óxido de grafeno reduzido na oxidação do tolueno

Abstract

O presente trabalho teve por objetivo sintetizar óxido de grafeno reduzido (OGR) a partir da oxidação do grafite pelo método de Hummers com subsequente processo de expansão e redução térmica. A impregnação úmida foi adotada como método para adição dos metais (níquel e platina) ao suporte (OGR). Tanto o suporte quanto os catalisadores foram caracterizados por diversas técnicas: difração de raios-X (DRX), espectroscopia RAMAN, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção-dessorção de nitrogênio, análise termogravimétrica (ATG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados do suporte mostraram a oxidação adequada do grafite e a formação do OGR e um aumento de 23 vezes na área especifica, sendo obtido um valor de 158 m²/g. Apesar da oxidação do grafite, os perfis de DRX mostraram que a síntese foi incompleta e o domínio do grafite pôde ser observado na estrutura final. Os catalisadores sintetizados apresentaram alteração na estrutura cristalina à adição do níquel e da platina. Houve uma redução na área específica dos catalisadores, uma vez que os valores apresentados pelos 1Pt/OGR e 10Ni/OGR foram de 31 e 77 m²/g. As micrografias por MEV permitiram observar as partículas metálicas sob a estrutura do suporte. Adicionalmente as imagens por EDS indicam a dispersão homogênea das partículas de níquel na estrutura do material enquanto as partículas de platina se concentraram nas folhas de OGR. Os catalisadores foram avaliados na oxidação catalítica do tolueno a 400°C, empregando uma mistura contendo O2, tolueno e He (20% de O2, 1000 ppm de tolueno e He para completar o balanço) a uma vazão total de 150 ml/min. Com relação a eliminação do tolueno na mistura, o catalisador 1Pt/OGR apresentou melhor desempenho, eliminando 99,13% do tolueno, enquanto o catalisador 10Ni/OGR eliminou 55,13%