Estudio cinético de la síntesis de metanol sobre catalizadores de cobre promovidos por óxido de cerio

En este trabajo se estudió la cinética de catalizadores Cu/TiO2 promovidos por CeO2 para la síntesis de metanol a partir de CO2 e H2 a 30 bar. Se modificaron las condiciones de presión parcial, temperatura y el contenido de promotor para nCe/(nCu+nCe) entre 0 y 0.60. Se derivó un modelo macrocinético mediante la secuencia de pasos elementales propuesta a partir de análisis DFT por otros autores. Se observó que tanto la conversión, la selectividad y la velocidad de reacción hacia metanol aumentan con el contenido de promotor, pero el efecto es menos importante para fracciones de CeO2 superiores a 0.3. ... mehrMediante el análisis de las energías de activación aparentes se confirmó que la reacción es sensible a la estructura del catalizador y se observó que el efecto generado por el promotor no es el mismo en todo el abanico de condiciones estudiadas. Se sugirió que esto puede atribuirse al tamaño de los cristales de CeO2 y el efecto positivo que el Ce3+ tendría en la formación y estabilización de carboxilatos en superficie, propuestos por otros autores como intermediarios clave de la reacción. El modelo derivado no ajustó los datos experimentales de manera satisfactoria, pero entrega indicios para trabajos futuros.

In this work, the kinetics of Cu/TiO2 catalysts promoted by CeO2 for methanol synthesis from CO2 and H2 at 30 bar was studied. The conditions of partial pressure, temperature and promoter content for nCe/(nCu+nCe) between 0 and 0.60 were modified. A macrokinetic model was derived using the sequence of elementary steps proposed from DFT analysis by other authors. It was observed that both the conversion, selectivity and rate of reaction towards methanol increased with the promoter content, but the effect is less important for CeO2 fractions higher than 0.3. Through the analysis of the apparent activation energies, it was confirmed that the reaction is sensitive to the structure of the catalyst, and it was observed that the effect generated by the promoter is not the same in the whole range of studied conditions. ... mehrIt was suggested that this could be attributed to the size of the CeO2 crystals and the positive effect that Ce3+ would have on the formation and stabilization of carboxylates on the surface, proposed by other authors as key intermediates in the reaction. The derived model did not fit the experimental data satisfactorily but provides clues for future works.