Catalisadores e Suportes Catalíticos

Catalisadores

     Os catalisadores são materiais que aceleram uma reação química para se atingir o equilíbrio químico, sendo regenerado no ciclo do processo. Ele deve possuir certas propriedades para serem úteis em processos químicos como atividade, seletividade e possuir uma boa estabilidade ao longo do tempo de reação. Os catalisadores apresentam varias propriedades fundamentais:

- Este não muda a composição de equilíbrio nem o valor da constante de equilíbrio.

- Um Catalisador não tem relação estequiométrica com os produtos formados.

- O catalisador diminui a energia de ativação da reação.

- O grau de aceleração é função da concentração do catalisador.

     Para catalise heterogênea os catalisadores podem ser mássicos ou suportados. No caso dos catalisadores mássicos toda a sua massa é constituída por substâncias ativas. Como exemplo, tem-se o óxido de ferro, usado na reação de deslocamento de monóxido de carbono com vapor de água, também conhecida como water gás shif reaction. Por outro lado, os catalisadores suportados são os de maior utilização industrial. Nestes sistemas a fase ativa é dispersa em um suporte de elevada porosidade e resistência mecânica, podendo ser ativo ou inativo do ponto de vista catalítico. Como exemplo, tem-se a platina sobre a alumina clorada na reação de reforma de nafta.

Suportes Catalíticos e suas características

     Os suportes catalíticos são materiais que sustentam a fase ativa em um catalisador suportado, possuindo alta área superficial especifica e porosidade, sendo, normalmente, pouco ativo na reação. Os efeitos químicos do suporte no catalisador não são desprazíveis sendo as interações entre eles mais complexas do que imaginamos. O suporte pode afetar o tempo de vida, a seletividade, sensibilidade ao envenenamento, entre outras propriedades do catalisador. A utilização de suportes nos catalisadores conduz à diversas vantagens. Eles proporcionam uma elevada área superficial especifica da fase ativa, o que é particularmente importante no caso de metais de alto custo, como ouro ou rodio, alem de garantir uma distribuição mais uniforme das espécies ativas. Os suportes também melhoram a estabilidade do catalisador evitando a sinterização da fase ativa por efeito da alta temperatura. Eles facilitam a transferência de calor em reações fortemente exotérmicas, como nas oxidações, evitando a acumulação de calor e o aumento de temperatura. Alem disso, também melhoram as características mecânicas das pastilhas nos leitos catalíticos industriais, evitando que a sua desintegração e garantindo uma vida útil prolongada. Os suportes podem ainda melhorar a atividade ou seletividade do catalisador, assim como a resistência a o envenenamento. Em alguns casos, a interação entre o suporte e o material ativo pode resultar na formação de compostos superficiais ou complexos que podem tem efeitos catalíticos mais eficientes que o próprio componente ativo.