Propriedades estruturais e eletrônicas de nanopartículas de Cu modificam a estrutura superficial do cobre e influenciam na atividade catalítica para a reação deslocamento gás água

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The Cu catalysts activity is modified by reducible supports, such as cerium and praseodymium oxides. The interaction of these oxides with Cu nanoparticles prevent agglomeration and generate active interface sites. The relationship between structure and reaction velocity have been calculated from model catalysts that have properties very far from a real catalyst. One of the great challenges is the understanding of ceria and praseodymia effects on the modification of the properties of copper catalytic sites. The activity - structure relationship during the water gas reaction for supported copper catalysts in interaction with cerium or praseodymium oxides or not was investigated on this study. Through in situ studies, it was found that for the Cu/Al2O3 catalysts the growth of the metal particle, caused by the increase of the Cu content supported in the alumina, led to a decrease in the oxygen coating degree. Which, in turn, generated an increase on the surface electron density of the particle resulting in the elongation of the Cu-O surface bonding distance. When different ceria or praseodymia contents were added to the Cu/Al2O3 catalysts did not cause significant changes in particle size and the oxidation state of copper. However, the oxide-metal interaction resulted in an increase on the surface electron density of the copper particle causing an increase in the Cu-O bond distance over the non-promoted catalysts. A linear correlation between Cu-O binding distance and catalytic activity for WGSR is observed. Therefore, Cu-O bonding distance reflects the electronic properties and activity of copper sites. A atividade dos catalisadores de Cu é modificada por suportes parcialmente redutíveis, como os óxidos de cério e praseodímio. A interação destes óxidos com as nanoparticulas de Cu previnem a aglomeração e geram sitios ativos de interface. A relação entre estrutura e velocidade de reação tem sido calculada a partir de catalisadores modelos que possuem propriedades muito distantes de um catalisador real. Um dos grandes desafios é o entendimento do efeito da céria e da praseodímia na modificação das propriedades dos sítios catalíticos de cobre. A relação atividade – estrutura durante a reação de deslocamento gás água para catalisadores de cobre suportados em alumina puros ou em interação com óxidos de cério ou praseodímio foi investigada neste trabalho. Através de estudos in situ, identificou-se que para os catalisadores de Cu/Al2O3, o crescimento da partícula metálica, provocado pelo aumento do teor de Cu suportado na alumina, acarretou na diminuição do grau de recobrimento por oxigênio. O qual, por sua vez, gerou um aumento na densidade eletrônica superficial da partícula resultando no alongamento da distância de ligação superficial Cu-O. Quando diferentes teores de céria ou praseodímia foram adicionados aos catalisadores Cu/Al2O3 não provocaram mudanças significativas no tamanho da partícula e no estado de oxidação do cobre. Todavia, a interação óxido – metal acarretou no aumento na densidade eletrônica superficial da partícula de cobre ocasionando um alargamento da distância de ligação Cu-O em relação aos catalisadores não promovidos. Uma correlação linear entre distância de ligação Cu-O e atividade catalítica para WGSR é observada. Portanto, a distância de ligação Cu-O reflete as propriedades eletrônicas e a atividade dos sítios de cobre.