Estudio sobre la influencia de tres fases activas (CuO, CeO2 y MoO3) en catalizadores soportados en alúmina dopada con potasio, en la oxidación de material particulado producido durante la combustión de diesel

Abstract

Con el fin de generar alternativas de control respecto al problema de salud pública ocasionado por el material particulado producido por los motores diesel, se hace necesario seguir investigando catalizadores que, depositados sobre filtros, reduzcan las emisiones de partículas mediante su oxidación, a un menor costo que los catalizadores ya existentes en el mercado. En este trabajo, diferentes óxidos metálicos combinados, tales como: CuO/K2O/Al2O3, CeO2/K2O/Al2O3 y MoO3/K2O/Al2O3, fueron caracterizados y evaluados como catalizadores en la oxidación total de grafito, negro de humo y hollín a dióxido de carbono como principal producto. Estos óxidos fueron sintetizados por el método de impregnación húmeda, basado en la descomposición térmica de nitratos de cobre, cerio y potasio, y heptamolibdato de amonio como sales precursoras para la obtención de los óxidos metálicos a una temperatura de calcinación de 650 °C. Los catalizadores se caracterizaron y evaluaron mediante las técnicas: TGA, BET, SEM, XRD, FRX y TEM, mostrando que el mejor catalizador obtenido en este estudio para la oxidación del hollín fue 3CeO2/4.5K2O/Al2O3. La mejor temperatura de oxidación T50 con este catalizador fue de 300°C, para una conversión de carbono de 75%. Éste comportamiento puede relacionarse con la interacción del potasio y el cerio, ya que, el promotor mejora la movilidad superficial de átomos de oxígeno, provocando un mayor número de sitios activos para la oxidación de hollín. / Abstract. In order to generate alternatives for control of the public health problem caused by particulate material produced by diesel engines, it is necessary to develop new catalysts that, when deposited on filters, minimize by oxidation particulate emissions, at a lower cost than the catalysts now available on the market. This work examines the development of catalysts for the total oxidation of graphite, carbon black and soot, to convert them to carbon dioxide as the main product, using different combinations of metal oxides with emphasis on CuO/K2O/Al2O3, CeO2/K2O/Al2O3 and MoO3/K2O/Al2O3 as active phases. These oxides were synthesized by the wet impregnation method, based on the thermal decomposition of copper nitrate, cerium nitrate and potassium nitrate, and using ammonium heptamolybdate salts as precursors to obtain the metal oxides at a calcination temperature of 650°C. The characteristics of the catalysts obtained were evaluated using different techniques as TGA, BET, SEM, XRD, XRF and TEM, showing as a result that the best catalyst obtained in this study, suitable for the oxidation of soot is 3CeO2/4.5K2O/Al2O3. The optimal temperature for this catalyst is 300°C, for a total carbon conversion of 75%. This behavior can be attributed to the interaction between potassium and cerium, which improves the mobility of the surface oxygen atoms, that create a greater number of active sites for the oxidation of soot.