Cobalt Catalyst Characterization for Methane Decomposition and Carbon Nanotube Growth

Varias técnicas, como fisissorção, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), difração de raios X (XRD), redução à temperatura programada (TPR) e quimissorção foram usadas para a caracterização de catalisadores de Co/γAl₂O₃ para a produção de nanotubos de carbono por deposição de metano. Os catalisadores apresentaram três principais espécies de cobalto: CoAl2O4, CoO e Co₃O₄. As espécies de CoAl₂O₄ estavam bem dispersas nos catalisadores e apresentaram elevada temperatura de redução, fazendo com que estas espécies sejam inativas para a produção de nanotubos. Para o catalisador 1%Co/Al₂O₃, a principal espécie encontrada foi o CoAl₂O₄. Contudo, com o aumento do teor de cobalto nos catalisadores, ocorreu um aumento na formação das espécies Co₃O₄ em relação às espécies CoO e CoAl₂O₄. Os catalisadores 2 e 3%Co/Al₂O₃ apresentaram aglomeração das partículas de cobalto após a etapa de redução e baixa seletividade para produção de nanotubos. Entretanto, o catalisador 4%Co/Al₂O₃ não apresentou aglomeração, resultando em uma melhor seletividade para formação de nanotubos, 71%, principalmente do tipo nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWNT).