Desenvolvimento de Catalisadores de Níquel-Sílica com Diferentes Morfologias para Aplicação na Metanação de CO₂

Resumo

Catalisadores de Ni-SiO₂ com diferentes estruturas foram sintetizados e aplicados na metanação de CO₂ a 300 °C, 1 atm e razão H₂/CO₂ de 4:1. Foram preparados quatro tipos de catalisadores: um suportado (SUP), um do tipo embutido (EMBD), um com estrutura multi núcleo – casca (SPHERE) e outro com morfologia em anel (RING). Os materiais foram caracterizados por redução à temperatura programada (TPR-H₂), espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica por transmissão (MET) e espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Todos os catalisadores apresentaram partículas de níquel altamente dispersas (2–3 nm) e valores de TOF semelhantes, o que permitiu descartar a influência do tamanho das partículas de níquel na reação, atribuindo as diferenças de desempenho às estruturas da matriz de sílica. O EMBD se destacou pela forte interação metal-suporte promovida por sua arquitetura, o que favoreceu a maior seletividade para CH₄ (83,35%). A taxa de formação de CH₄ seguiu a ordem: EMBD > SPHERE ≈ RING > SUP, sendo inversamente proporcional à energia de ativação. Os resultados evidenciam a influência da estrutura da sílica no desempenho da hidrogenação de CO₂.