Métodos de preparo de sistemas catalíticos estruturados

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Métodos de preparo de sistemas catalíticos estruturados
As principais propriedades dos catalisadores estão ligadas à sua composição e tecnologia de preparação.
A preparação de catalisadores estruturados mostra a existência de duas grandes estratégias: 
Preparação do catalisador final na forma estabilizada, por meio de uma calcinação e a preparação posterior de uma suspensão estável com a qual se recobre a estrutura metálica e se estabiliza com uma calcinação final. 
Preparar a suspensão apenas com o suporte catalítico, com o que se recobre as estruturas para, posteriormente, impregnar as fases ativas, e submetê-lo à calcinação final. 
Monólitos Cerâmicos 
Os monólitos cerâmicos podem ser fabricados por extrusão ou corrugação, sendo o primeiro mais utilizado.
Exemplo: monólito de cordierita, utilizado como catalisador no tratamento de gases de escape automotivos.
Monólitos Cerâmicos 
Merkel et al.  processo para a produção de monólitos de cordierita. 
Preparação de uma mistura de talco, argila, um componente de alumina e sílica 
Moldar a mistura
Secar e aquecer a uma temperatura de 1473 a 1773K para formar uma cerâmica contendo principalmente cordierita e com um baixo coeficiente de expansão térmica. 
Monólitos Cerâmicos 
A técnica de extrusão pode ser usada para produzir monólitos de outros materiais, tais como SiC, B4C, Si3N4, Al2O3, ZrO2, mulita e TiO2.
Cuidados na extrusão:
Qualidade do molde
Natureza e propriedades dos materiais utilizados para fazer a mistura moldável
Aditivos adicionados
pH 
Teor de água 
Força utilizada
Monólitos Cerâmicos 
A forma e o tamanho da célula, que podem ser projetados na matriz de extrusão, afetam as propriedades geométricas e, portanto, o tamanho do substrato em favo de mel. 
Duas formas de células, que se mostraram rentáveis em termos de custo de extrusão, foram a célula quadrada e a célula triangular equilátero. 
Monólitos Cerâmicos 
O tamanho da célula influencia na
Densidade celular
Área de superfície geométrica
Área frontal aberta 
Diâmetro hidráulico 
Densidade aparente
Integridade térmica 
Integridade mecânica 
Resistência ao fluxo 
Afetam tanto o desempenho quanto a durabilidade do conversor catalítico. 
Monólitos Cerâmicos 
Han et al.  produção de monólitos cerâmicos de alta temperatura por corrugação. 
Fibras de silicatos, aluminossilicatos, fibra de vidro e SiC são usados na formação de folhas. 
As folhas são impregnadas com solução ou suspensão de precursor de cerâmica contendo Si. 
As folhas impregnadas são corrugadas enquanto o impregnante está em forma líquida. 
As folhas são aquecidas e o impregnante é convertido em um material cerâmico sólido. Como resultado, as folhas são unidas em um arranjo celular aberto e é obtida uma estrutura monolítica.
Monólitos Metálicos 
Os monólitos metálicos são produzidos exclusivamente por corrugação, seguido de enrolamento ou dobramento em monólitos de forma e tamanho necessários. 
Catalisadores baseados em espumas metálicas, malhas de arame metálico e fibras e tecidos catalíticos também são usados como catalisadores estruturados.
Monólitos Metálicos 
Ligas férricas com alto teor de alumínio:
As ligas férricas ao serem submetidas a tratamento a altas temperaturas sofrem um processo de migração de parte do alumínio até a superfície, onde há a formação de uma casca de alumina.
Utilização destas ligas em processos que empregam temperaturas muito altas, entre 1.100°C e 1.200°C, e sendo a oxidação destas ligas controlada cuidadosamente, estas apresentam uma morfologia singular de agulhas e placas com alta rugosidade que permite uma suportar bem a fase ativa.
Ligas de alumínio:
Podem ser submetidas a um tratamento de anodização eletroquímica que cria uma capa de alumina de altíssima aderência que, em condições específicas, tem uma textura adequada para uso como suporte catalítico
Monólitos Metálicos 
Forma:
Monólitos metálicos de baixa densidade de célula (monólitos) 
Monólitos metálicos de alta densidade de célula (micromonólitos), malhas e espumas.
 Tipos de catalisadores estruturados: (A) monólitos; micromonólito (B) e espuma (C).
Monólitos Metálicos 
Monólitos de canais paralelos longitudinais:
Fabricados por rolamento de placas alternativas lisas e corrugadas, sendo o corrugado obtido pela passagem de uma lâmina de metal entre duas rodas dentadas, o que gera um corrugado com a forma dos dentes dos rolos.
Dependendo da distância entre os dentes e da profundidade destes, canais de diferentes tamanhos são gerados, dando lugar a diferentes densidades superficiais de células.