Preparo, caracterização e uso da perovskita mesoporosa LaMnO3 como catalisador na produção sustentável de imina em reator de fluxo contínuo

• Autor(a) principal: Himad Ahmed Alcamand
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/51571
• topic: Perovskitas; Sol-gel; Nanocasting; Imina; Fluxo contínuo; Materiais; Ciência dos materiais; Processo sol-gel; Iminas

Os óxidos do tipo perovskitas são considerados materiais promissores para substituírem os catalisadores de metais nobres, devido ao seu baixo custo, estabilidade térmica e química e fácil ajuste de propriedades. A perovskita LaMnO3 vem demonstrando excelente atividade catalítica devido à coexistência do par Mn3+/Mn4+. Entretanto, esses óxidos têm suas aplicações industrias limitadas devido à reduzida área superficial específica e ao baixo volume de poros provocados pelos métodos de sínteses que limitam a exposição dos sítios ativos e reduz o desempenho catalítico. Utilizamos o método nanocasting para preparar e caracterizar perovskitas mesoporosas LaMnO3 com elevada área superficial específica, maiores volumes de poros e menores tamanhos de partículas. Para isso, sintetizamos e utilizamos como moldes dois tipos de sílica com diferentes estruturas de poros ordenadas, sendo KIT-6 (3D-cúbica) e SBA-15 (2D-hexagonal). Resultados revelaram que as perovskitas possuem estrutura cristalina LaMnO3.15 e grupo espacial R-3c. Embora os materiais resultantes não sejam réplicas exatas dos moldes, foram obtidos valores elevados para áreas de superficiais específicas, maiores volumes de poros, menores tamanhos de partículas e de cristalitos em relação à perovskita obtida pelo método citrato, os quais foram, respectivamente: (i) 87 m2.g-1, 0,78 cm3.g-1, 8,3 nm e 8,0 nm para LM-S, (ii) 95 m2.g-1, 0,80 cm3.g-1, 13,5 nm e 11,7 nm para LM-K e (iii) 11 m2.g-1, 0,10 cm3.g-1, 89,7 nm e 58,6 nm para LM-S. Análises por XPS revelaram que as superfícies dos óxidos mesoporosos possuem elevados teores relativos do par Mn3+/Mn4+ e das espécies altamente oxidantes de O22-/O- em relação aquele preparado pelo método citrato. O desempenho catalítico foi avaliado por acoplamento oxidativo de álcool benzílico à anilina para a formação de imina em sistema de fluxo contínuo. O efeito sinérgico entre Mn3+/Mn4+, O22-/O-, temperatura de reação e fluxo de O2, influenciam no desempenho catalítico que exibiu a seguinte ordem para a produção estável de imina: LM-S (98 %) > LM-K (85 %) > LM-C (16 %). Os catalisadores foram recuperados, reciclados e reutilizados em cinco ciclos catalíticos, apresentando a seguinte ordem para o desempenho catalítico: LM-S (96 %) > LM-K (80 %) > LM-C (10 %), mantendo a estrutura cristalina.