Síntese hidrotermal de catalisadores nanoestruturados de nióbio aplicados na conversão de frutose, glicose, glicerina e na degradação de contaminantes orgânicos

• Autor(a) principal: Nayara Teodoro do Prado Martins
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AR7SCU
• topic: glicerol; 5-hidróximetilfurfural; Fosfato de Nióbio; Óxido de Nióbio; frutose; oxidação; Niobio; Catálise heterogênea; Biomassa; Química ambiental; Química inorgânica; Catalisadores; Materiais nanoestruturados

Esse trabalho reporta a síntese de duas novas classes de catalisadores baseados em nióbio e sua aplicação tanto na conversão de moléculas provenientes da biomassa como na oxidação de contaminantes orgânicos. A primeira classe foi sintetizada a partir do precursor Filter Cake (FC), usado no processo de obtenção do Nb2O5.nH2O. A segunda classe foi obtida a partir do fosfato de nióbio (NbOPO4.nH2O), o qual é reconhecido pela sua elevada acidez. O tratamento hidrotérmico na presença de diferentes agentes (ácido oxálico ou peróxido de hidrogênio) proporcionou a alteração de propriedades associadas à morfologia, porosidade e acidez.Testes catalíticos de conversão de carboidratos foram realizados em diversas condições e demonstraram que as duas novas classes de catalisadores apresentaram significativo potencial catalítico em reações de desidratação de frutose em meio aquoso visando a obtenção de 5-HMF (5-hidróximetil-2-furano carboxaldeído) e/ou ácido levulínico (ácido 4-oxopentanóico).Estes,são importantes insumos da indústria petroquímica. A utilização do catalisador PH12h forneceu um rendimento de 5-HMF de até 22%em meio aquoso. Através da utilização do catalisador FOSFPH4h, rendimentos de 42% para 5-HMF e 97% de conversão foram obtidos.Além disso, esse último se mostrou mais estável em relação ao fosfato de nióbio in natura, podendo ser reutilizado por até 3 vezes com apenas uma pequena redução na sua atividade catalítica. Foram realizados também estudos de conversão da glicerina loira (resíduo proveniente da produção de biodiesel) utilizando os catalisadores baseados em fosfato de nióbio. Os resultados foram expressivos, sendo que uma conversão de até 80 %foi obtida utilizando o catalisador FOSFPH4h e como produto principal obteve-se o ácido fórmico, o qual é bastante desejável uma vez que é uma importante matéria-prima petroquímica. Por fim, a atividade dos materiais Filter Cake (FC), AO4h e PH12h foi avaliada na decomposição de azul de metileno (AM) em solução aquosa. Os processos Fenton heterogêneo e Fotocatálise foram empregados para esse propósito. Uma remoção de 87% de AM foi alcançada em apenas 30 minutos utilizando o catalisador AO4hem um sistema reacional do tipo Fenton com uma concentração de corante de 50 ppm. Já a fotocatálise empregando radiação UV proporcionou uma remoção de 86% de AM após 5 horas utilizando o catalisador AO4h.