Síntesis y caracterización de óxidos de ceria dopada con Zr, La y Pr para la reutilización catalítica de biogás

Abstract

La reutilización de biogás implica la conversión de CH4(g) y CO2(g) en una mezcla de mayor valor agregado. Esta conversión se da mediante la reacción de reformado en seco y, para que ocurra, es necesario contar con materiales catalíticamente activos [1]. El CeO2(s) dopado con praseodimio es un conductor mixto, con estructura cristalina tipo fluorita. El dopaje con Pr³⁺/4⁺ es particularmente interesante porque promueve la formación de vacancias de oxígeno a T > 400 °C, lo cual incrementa los valores de conductividad iónica [3]. Además, el dopado de la ceria con Zr mejora el intercambio de los oxígenos de red con la atmósfera circundante [4]. Se sintetizaron tres series de óxidos de ceria dopada con Zr, La y Pr, donde el contenido de La y Zr permanece fijo y el contenido de Pr varía (Zr₀.₁Ce₀.₉₋ₓPrₓO, Zr₀.₂Ce₀.₈₋ₓPrₓO y La₀.₂Ce₀.₈₋ₓPrₓO, con x = 0.1, 0.4, 0.8 y 0.9). Los materiales fueron preparados por el método de síntesis por complejación de cationes con ácido cítrico. Una vez obtenidos los óxidos, se sometieron a tratamientos térmicos a distintas temperaturas (450, 600, 800 y 1000 °C). Las calcinaciones se hicieron en aire estático a una velocidad de calentamiento constante de 5°C/min, manteniendo la temperatura final por 1 hora. La caracterización estructural de todos los materiales obtenidos se realizó por el método de difracción de rayos X seguido por un refinamiento de la estructura mediante el método de Rietveld, de donde se obtienen los valores del tamaño de cristalita, parámetros de red y microdeformaciones de los distintos materiales sintetizados. El análisis morfológico de los materiales se hizo mediante la técnica de microscopía electrónica de barrido (SEM).