Preparação e Caraterização de Catalisadores
Código
11052
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
6.0
Professor responsável
Isabel Maria de Figueiredo Ligeiro da Fonseca
Horas semanais
5
Total de horas
104
Língua de ensino
Português
Objectivos
Pretende-se que os alunos aprendam a seleccionar as espécies catalíticas para um determinado processo catalítico , usando várias metodologias para a preparação dos catalisadores (mássicos ou suportados). Com vista à interpretação dos resultados obtidos para a actividade catalítica , selectividade e possivel desactivação dos catalisadores, os alunos aprendem a usar várias técnicas de caracterização.
Pré-requisitos
Não há requisitos
Conteúdo
1. Aulas Teóricas
1.1. Importância da Catálise Industrial
1.1.1. Introdução
1.1.2. Definições
1.1.3. Conceitos e teorias em catálise heterógenea
1.1.4. Adsorção
1.1.5. Actividade catalítica dos metais
1.1.6. Actividade catalítica dos semicondutores
1.1.7. Actividade catalítica dos óxidos estequiométricos
1.2. Propriedades dos catalisadores
1.2.1. Selectividade
1.2.2. Actividade
1.2.3. Estabilidade e regenerabilidade.
1.2.4Propriedades mecânicas e térmicas
1.3. Selecção das espécies activas
1.3.1. Critérios de seleccção
1.3.2. Análise da transformação
1.3.3. Selecção das espécies catalíticas.
1.3.3.1. Classificações empíricas
1.3.3.2. Leis gerais da catálise e correlações científicas
1.3.3.3. Pesquisa bibliográfica exaustiva
1.3.3.4. Exploração experimental
1.4. Preparação de catalisadores
1.4.1. Catalisadores mássicos e suportes
1.4.1.1. Catalisadores fundidos
1.4.1.2. Catalisadores de Raney
1.4.1.3. Vidros metálicos
1.4.1.4. Precipitação e coprecipitação
1.4.1.5. Método sol-gel
1.4.2. Catalisadores suportados
1.4.2.1. Impregnação do suporte com as espécies activas
1.4.2.2. Tratamentos térmicos dos catalisadores suportados
1.5. Zeólitos
1.5.1. Síntese
1.5.2. Caracterização
1.5.3. Selectividade de forma
1.6. Caracterização Físico- Quimica dos catalisadores
1.6.1. Composição Química dos catalisadores
1.6.2. Natureza e estrutura dos compostos químicos
1.6.3. Propriedades texturais
1.6.3.1. Isotérmicas de adsorção
1.6.3.2. Isotérmica de Brunauer-Emmett-Teller (BET)
1.6.3.3. Determinação da área específica
1.6.3.4. Determinação do volume de poros, porosidade e densidade do sólido
1.6.3.5. Distribuição de tamanho de poros
1.6.3.6. Porosimetria de mercúrio
1.6.3.7. Caracterização da fase metálica
1.6.4. Acidez de catalisadores sólidos
1.6.4.1. Métodos de titulação
1.6.4.2. Espectroscopia de Infravermelhos
1.6.4.3. Adsorção de bases seguida por espectroscopia ou dessorção a temperatura programada
1.6.4.4. Reacções Químicas Modelo
1.7. Desactivação de catalisadores
1.7.1. Transformações do estado sólido
1.7.2. Envenenamento
1.7.3. Fouling
1.8 Aplicação de zeólitos em catálise.Cracking catalitico.
1.9.Aplicação de catalisadores em processos industriais
2. Aulas Práticas
2.1 Preparação de catalisadores mássicos por precipitação
2.2. Permuta iónica dum zeólito NaY
2.3. Preparação e optimização de um xerogel de carvão
2.4. Caracterização textural duma sílica alumina e dum carvão activado
2.5. Caracterização de catalisadores mássicos e catalisadores suportados em carvão activado por difracção de raios X
2.6 Caracterização de catalisadores por Microscopia de Transmissão e varrimemto no IST ( MCM-41, SBA-15 e Pt/AC)
Visita de estudo à Galp ( Sines)
3. Aulas Teórico Práticas
3.1. Resolução de problemas sobre caracterização de catalisadores
3.2. Elaboração dos relatórios relativos aos trabalhos práticos
Bibliografia
1. Catálise Heterogénea, J.L. Figueiredo e F. Ramôa Ribeiro, Fundação Calouste Gulbenkian,2007
2.Handbook of Heterogeneous Catalysis, G.Ertl, H.Knozinger, J.Weitkamp,Wiley-VCH,1997, ISBN3-527-29212-8
3. Catalyse de Contact, J.F. Le Page, J. Cosyns, P. Courty, E. Freund, J.P. Montarnal, A. Sugier, H. van Landeghem, Éditions Technip,1978
4.Preparation of Solid Catalysts, G. Ertl, H. Knozinger, J. Weitkamp, Wiley-VCH,1999, ISBN-3-527-29826-6
5.Characterization of Heterogeneous Catalysts , F. Delannay, Ed. Marcel Dekker,1984, ISBN 0-8247-7100-1
6. Catalyst Characterization, physical techniques for solid materials, Boris Imelik and Jacques C. Vedrine. Plenum Publish Corporation, 1992,ISBN 0-306-43950-6
7. Zeólitos um nanomundo ao serviço da catálise, Michel Guisnet, Fernando Ramoa Ribeiro, ed. Fundação Calouste Gulbenkian, 2004. ISBN 972-31-1071-7
Método de ensino
A exposição da matéria teórica é dada recorrendo a transparências ou data show. A resolução dos problemas nas aulas teórico -práticas é na maioria das vezes efectuada usando computadores ( EXCEL). Os trabalhos de laboratório são realizados em grupos de 2-3 alunos. No laboratório os alunos recolhem os resultados experimentais que serão posteriormente tratadoa e analisados nas aulas teórico -práticas.
Método de avaliação
Para ter frequência à disciplina, os alunos terão que assistir a todas as aulas práticas ( laboratórios) e teórico -práticas .
Nas aulas teórico- práticas, são discutidos e resolvidos problemas cujos resultados experimentais foram obtidos nas aulas de laboratório. No teste final, há uma componente de avaliação relativa aos trabalhos práticos efectuados.
Os alunos serão avaliados continuamente por 2 minitestes intercalares e a apresentação dum seminário.
A nota final é igual a 0,8 nota dos testes +0,2 nota do seminario
Os alunos terão que ter como nota mínima 9 valores no 1ºteste.