A síntese do metano a partir do CO₂ de maneira direta, barata e com baixo consumo de energia é um objetivo perseguido pela indústria desde suas origens. A principal razão é que a produção de metano pode levar a um reuso do combustível mediante a reação de Sabatier, reduzindo o CO₂ na atmosfera. O objetivo deste trabalho foi sintetizar, caracterizar e correlacionar as propriedades físico-químicas e estruturais dos catalisadores Ni/CeO₂, para a produção do metano através da reação de hidrogenação do CO₂. Para isso, o trabalho foi dividido em duas partes: a primeira, que estudou o efeito do método preparação dos catalisadores: impregnação e co-precipitação, e o efeito dos teores mássicos de níquel (1,3,5 % (m/m)); e, a segunda, que estudou a influência da morfologia, bastonete, cúbica e octaédrica do suporte (CeO₂) com 5% de níquel impregnado, sobre a atividade catalítica. Os catalisadores foram caracterizados através de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), redução a temperatura programada (TPR-H₂), dessorção de hidrogênio a temperatura programada (TPD-H₂), dessorção de dióxido de carbono a temperatura programada (TPD-CO₂), fisissorção de N₂, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho no modo reflectância difusa (DRIFTS). As reações de metanação foram realizadas em temperaturas de 300 ^oC até 450 ^oC, razão de H₂/CO₂=4, vazão de alimentação de 100 mL/min e pressão ambiente. O desempenho reacional obtido com os catalisadores de NiCeO₂ mostrou dependência da capacidade de adsorção e dessorção do hidrogênio, que está relacionada ao teor, dispersão e tamanho das partículas de níquel na superfície. Estas propriedades foram influenciadas pelo método de preparação, teor de níquel e diferentes morfologias da céria. Levando-se em conta o método de síntese e teor de Ni, os catalisadores 5%NiCeO₂, preparados pelo método de impregnação, independentemente da morfologia da céria, tiveram um bom desempenho na reação de metanação na faixa de 300 a 400 ^oC, o que foi atribuído à maior área metálica, que favoreceu a adsorção de H₂ e formação de espécies intermediárias que facilitaram a formação do metano. As melhores conversões de CO₂ foram a 350 ^oC, porém a maior seletividade para metano foi observada em 300 ^oC, devido à natureza exotérmica da reação. Considerando as diferentes morfologias, o melhor catalisador foi o 5%NiCeO₂-BS, com morfologia bastonete (BS), devido aos planos (110) que facilitaram a formação de vacâncias de oxigênio e uma maior área de superfície, que favoreceu a dispersão do metal. Testes de estabilidade por 24 h, realizados a 300 ^oC, e para os catalisadores com diferentes morfologias de céria, mostraram que eles mantiveram-se estáveis durante todo o tempo de análise.

The direct, cheap, and low energy consumption methane synthesis from CO₂ is a goal pursued by the industry since its origin. The main reason is that methane production can lead to fuel reuse through the Sabatier reaction, reducing CO₂ in the atmosphere. This work aims to synthesize, characterize and correlate the physicochemical and structural properties of Ni/CeO₂ catalysts for the production of methane through the CO₂ hydrogenation reaction. For this, the work was divided into two parts: The first focuses on studying the effect of the catalyst preparation method: impregnation and co-precipitation, and the effect of nickel mass contents (1, 3 e 5% (m/m)). The second part develops the influence of the rod, cubic and octahedral morphology of the support (CeO₂) with 5% nickel impregnated. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction of hydrogen (TPR-H₂), temperature programmed desorption of hydrogen (TPD-H₂), temperature programmed desorption of carbon dioxide (TPD-CO₂) and N₂ physisorption, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, Fourier transform diffuse infrared reflectance spectroscopy (DRIFTS). The methanation reactions were carried out at temperatures from 300 ^oC to 450 ^oC, H₂/CO₂ ratio of 4, feed flow rate of 100 mL/min and ambient pressure. The reaction performance obtained with the NiCeO₂ catalysts showed dependence on the adsorption and desorption capacity of hydrogen, which is related to the content, dispersion and size of the nickel particles on the surface. These properties were influenced by the preparation method, nickel content and different ceria morphologies. Taking into account the synthesis method and Ni content, the 5%NiCeO₂ catalysts, prepared by the impregnation method, had a good performance in the methanation reaction in the range of 300 to 400 ^oC, regardless the ceria morphology. It was attributed to the higher metallic area, which favored the adsorption of H₂ and the formation of intermediate species that facilitated the methanation reaction. The best CO₂ conversions were at 350 ^oC; however, the highest methane selectivity was observed at 300 ^oC, due to the exothermic nature of the reaction. Considering the different morphologies, the best catalyst was 5%Ni/CeO₂-BS, with rod morphology (BS), due to the planes (110) that facilitated the formation of oxygen vacancies, and a higher surface area, which favored metal dispersion. Stability tests for 24 h, at 300 ^oC, and using samples with different ceria morphologies, showed the catalysts remained stable throughout the analysis time.