Reducibility and catalytic behavior of La0.25Sr1.75MnO4 Ruddlesden-Popper phase prepared by a modified Pechini method

Abstract

Few studies have been reported concerning the use of manganite compounds (La,Sr)2MnO4 of Ruddlesden-Popper structure type as Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) electrode materials; in particular, on the anode side. In the present work La0.25Sr1.75MnO4 compound was synthesized by a modified Pechinimethod. This prepared manganite was characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and its structure was analyzed into detail by refinement of recorded XRD profiles.La0.25Sr1.75MnO4 was also subjected to a reducibility study through Temperature Programmed Reduction (TPR) and the catalytic properties for total and/or partial oxidation of methane were evaluated. Estimated values of lattice parameters in the refinement are in good agreement with those reported in the literaturefor various neighbored compositions of the series. The reduction of the material in diluted H2 occurs in several stages and the decomposition starts above 800°C. In the catalytic studies, the material acts as a catalyst for total oxidation of methane even in oxygen deficient atmospheres.

Se han reportado pocos estudios sobre el uso de compuestos de manganeso (La,Sr)2 MnO4 de estructura tipo Ruddlesden-Popper, como electrolitos de Celdas de Combustible de Óxido Sólido (SOFC), en particular como ánodos. En este trabajo el compuesto La0,25Sr1,75MnO4 fue sintetizado por el método de Pechini modificado. Este material fue estudiado por la técnica de Difracción de Rayos X (XRD), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y su estructura analizada en detalle mediante refinamiento de los patrones de difracción de rayos X. La0,25Sr1,75MnO4 fue sometido a un estudio de Reducción a Temperatura Programada (TPR) y se evaluaron sus propiedades catalíticas para la oxidación total y/o parcial de metano. Los parámetros de celda estimados en el refinamiento son bastante próximos con los reportados en la literatura para series con composiciones cercanas. La reducción del material en H2 diluido ocurre en múltiples etapas y la descomposición comienza por encima de 800°C. En los estudios catalíticos el material actúa como catalizador para la oxidación total de metano incluso en atmósferas deficientes de oxígeno.

Poucos estudos têm sido reportados sobre o uso de compostos de manganésio (La,Sr)2 MnO4 de estrutura tipo Ruddlesden-Popper, como eletrólitos de Células de Combustível de Oxido Solido (SOFC), em particular como ânodos. No presente trabalho o composto La0,25Sr1,75MnO4 foi sintetizado pelo método de Pechini modificado. O material foi estudado pela técnica de Difração de Raios-X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e sua estrutura analisada em detalhe mediante refinamento. La0,25Sr1,75MnO4 foi sometido a um estudo de Redução a Temperatura Programada (TPR) e foram avaliadas as propriedades catalítica para a oxidação total e/ou parcial de metano. Os parâmetros de rede estimados no refinamento são muito parecidos com os reportados na literatura para series com composições próximas. A redução do material em H2 diluído ocorre em múltiplos estágios e a decomposição começa por cima de 800°C. Nos estudos catalíticos o material atua como catalisador para a oxidação total de metano mesmo em atmosferas deficientes de oxigeno.