Nanopartículas de Pt suportadas em Al2O3 e CeO2-Al2O3: síntese e caracterização de catalisadores aplicados à reação de deslocamento gás-água

Nanopartículas de Pt foram preparadas seguindo um procedimento adaptado de Song e colaboradores [1], cuja metodologia consistiu na redução química do ácido hexacloroplatinico pelo etilenoglicol em meio básico, porém utilizando duas razões PVP/Pt = 0,2 e 10. Ambas as razões levaram a nanopartículas de Pt com tamanho similar (2,0 e 2,8 nm) e monodispersas. As soluções coloidais de nanoparticulas de Pt foram incorporada à alumina durante a síntese sol-gel e mostraram diferentes estabilidades quando submetidas a tratamentos térmicos em ar sintético, He e H2. A razão PVP/Pt utilizada na síntese das partículas foi o fator determinante na estabilidade das partículas no suporte. A adição de uma menor razão PVP/Pt levou a aglomeração das partículas durante a calcinação em ar sintético. Por outro lado, quando um excesso de PVP foi utilizado durante a síntese das partículas as mesmas se mostraram estáveis e dispersas no suporte quando submetidas ao mais severo tratamento. Isto foi relacionado ao ancoramento das partículas ao suporte durante a etapa de incorporação. Nanocatalisadores de Pt suportados em alumina e cério-alumina apresentaram atividade catalítica para a reação de deslocamento gás-água. Dados de conversão do CO indicaram que o aumento no teor de CeO2 de 12 para 20% levou a um aumento na atividade catalítica. Medidas de XPS após a etapa de pré-tratamento em H2 confirmaram a presença de Pt+na superfície dos catalisadores contendo ceria, sugerindo alguma interação metal-suporte. Técnicas de caracterização in situ possibilitaram um melhor entendimento do mecanismo das espécies envolvidas no mecanismo da reação de deslocamento gás-água. Medidas de XANES in situ na borda da Pt confirmaram a presença de Pt reduzida durante o curso da reação para todos os catalisadores, o que sugere a presença de sítios de Pt com densidade eletrônica similar. Isto também foi observado nas medidas de DRIFTS do CO adsorvido para os catalisadores estudados. No entanto, os espectros de XANES na borda do Ce confirmaram mudanças no estado de oxidação do Ce no decorrer da reação, indicando a ocorrência do mecanismo de reação redox, mediado pela ceria. Experimentos utilizando DRIFTS in situ identificaram pequenas concentrações de espécies do tipo formiatos e carbonatos na superfície dos catalisadores durante a reação, sugerindo que mais de um mecanismo pode ocorrer simultaneamente. Palavras chave: nanoparticulas, Platina, catalisador, reação de deslocamento gás-água, PVP.Colloidal Pt nanoparticles were synthesized according to an adapted procedure from Song and co-workers [1], which it was based on the reduction of dihydrogen hexachloroplatinate by ethylene glycol in a basic solution, but using two PVP/Pt = 0,2 and 10 ratio. Both the ratio lead to monodisperse platinum nanoparticles with similar sizes (2.0 and 2.8 nm). Colloidal Pt nanoparticles solutions were incorporated into alumina during sol-gel synthesis and showed different stabilities when submitted to thermal treatment in synthetic air, He and H2 atmospheres. PVP/Pt ratio added to nanoparticles after synthesis was the main parameter considered to the stability of the particles on the support. Using a minor PVP/Pt ratio lead to particles agglomerates during calcinations step in synthetic air. On the other hand, when an excess of PVP was used stable and disperse particles were obtained during a severe thermal treatment. The anchoring of particles into support during incorporation stage could be the most plausible explanation for this. Platinum nanocatalysts supported on alumina and ceriaalumina showed catalytic activity for the water gas shift reaction. CO conversion data indicated that the increasing of CeO2 loading of 12 to 20% lead to an improvement in the catalytic activity. XPS measurements after pre-treatment in H2 confirmed the presence of Pt+on the catalyst surface containing ceria, suggesting some metal-support interaction. In situ characterization techniques allowed to a better understanding of species involved into water gas shift reaction mechanism. Through X-ray absorption near edge structure in the Pt edge measurements showed reduced Pt during reaction for all catalysts, suggesting that similar electronic density of sites was present. This was also observed in CO adsorbed DRIFTS measurements. Nevertheless, XANES spectra in the Ce edge showed some changes in oxidation state of Ce during the reaction, indicating the occurrence of redox mechanism, mediated by ceria. In situ DRIFTS experiments showed little concentrations of formates and carbonates species on the catalyst surface during the reaction, suggesting that more than one mechanism may occur simultaneously