Preparação e caracterização de catalisadores magnéticos superácidos do tipo Core-Shell a base de Fe3O4@ZrO2-SO4 com potencial aplicação na obtenção de biodiesel

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Everton Willian Rodrigues da Silva
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMT
Texto Completo: http://ri.ufmt.br/handle/1/1588
Resumo: In this work, was studied the esterification reaction of oleic acid with ethanol catalyzed by superacid magnetic nanoparticles based on core-shell structure as Fe3O4@SiO2@ ZrO2-SO4 and Fe3O4@ZrO2-SO4 catalyst. The magnetic core Fe3O4 was prepared by the solvothermal method and the shell of SiO2 and/or ZrO2 was obtained based on the sol-gel method from precursor alkoxides. The materials were characterized by TG/DTA, FTIR, XRD, VSM, FEG-SEM and EDX-TEM technics, checking the formation of sulfated zirconia supported on surface of magnetite nanoparticles with well defined core-shell structures. The results of thermal analysis showed that the zirconia shell promotes a thermal protection to the magnetite core, preventing oxidation of magnetite to hematite, well as found in the TG-DTA curves of the pure magnetite. The DTA curves of Fe3O4@ZrO2 and Fe3O4@SiO2@ZrO2 catalysts showed the exothermic peak characteristic of crystallization of zirconia around 500 °C. The FTIR data showed the presence of characteristic bands of Zr–O of zirconia, of silica Si–O as well as the characteristic bands of the sulfate groups. The characterization by XRD showed the formation of magnetite on solvothermal synthesis, in which, after heat treatment at 500°C, was converted to hematite. In the case of materials core-shell treated at 500 °C it was observed the crystallization of zirconia in the tetragonal phase and that magnetite core was converted to maghemite. Data of magnetization showed which core-shell materials exhibited superparamagnetic behavior at room temperature. FEG-SEM data observed a spherical morphology for magnetite particles with a mean size around 100- 200 nm. The results of EDX-TEM showed the formation of core-shell structures, confirming the core diameter around 100–200 nm and identifying the shell thickness between 6–10 nm. The EDX spectra of the core-shell particles showed the iron present in the core, and typical peaks of the presence of silica, zirconia, and sulfur of the shell. The core-shell catalysts were applied in the esterification reaction observing that the core-shell catalyst Fe2O3@ZrO2-SO4 treated at 500°C presented much higher conversion than obtained in the reaction with Fe3O4, showing the use potential of the catalyst for application in the biodiesel production.
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spelling Preparação e caracterização de catalisadores magnéticos superácidos do tipo Core-Shell a base de Fe3O4@ZrO2-SO4 com potencial aplicação na obtenção de biodiesel.CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA.In this work, was studied the esterification reaction of oleic acid with ethanol catalyzed by superacid magnetic nanoparticles based on core-shell structure as Fe3O4@SiO2@ ZrO2-SO4 and Fe3O4@ZrO2-SO4 catalyst. The magnetic core Fe3O4 was prepared by the solvothermal method and the shell of SiO2 and/or ZrO2 was obtained based on the sol-gel method from precursor alkoxides. The materials were characterized by TG/DTA, FTIR, XRD, VSM, FEG-SEM and EDX-TEM technics, checking the formation of sulfated zirconia supported on surface of magnetite nanoparticles with well defined core-shell structures. The results of thermal analysis showed that the zirconia shell promotes a thermal protection to the magnetite core, preventing oxidation of magnetite to hematite, well as found in the TG-DTA curves of the pure magnetite. The DTA curves of Fe3O4@ZrO2 and Fe3O4@SiO2@ZrO2 catalysts showed the exothermic peak characteristic of crystallization of zirconia around 500 °C. The FTIR data showed the presence of characteristic bands of Zr–O of zirconia, of silica Si–O as well as the characteristic bands of the sulfate groups. The characterization by XRD showed the formation of magnetite on solvothermal synthesis, in which, after heat treatment at 500°C, was converted to hematite. In the case of materials core-shell treated at 500 °C it was observed the crystallization of zirconia in the tetragonal phase and that magnetite core was converted to maghemite. Data of magnetization showed which core-shell materials exhibited superparamagnetic behavior at room temperature. FEG-SEM data observed a spherical morphology for magnetite particles with a mean size around 100- 200 nm. The results of EDX-TEM showed the formation of core-shell structures, confirming the core diameter around 100–200 nm and identifying the shell thickness between 6–10 nm. The EDX spectra of the core-shell particles showed the iron present in the core, and typical peaks of the presence of silica, zirconia, and sulfur of the shell. The core-shell catalysts were applied in the esterification reaction observing that the core-shell catalyst Fe2O3@ZrO2-SO4 treated at 500°C presented much higher conversion than obtained in the reaction with Fe3O4, showing the use potential of the catalyst for application in the biodiesel production.Neste trabalho foi estudada a preparação de nanopartículas magnéticas superácidas com estrutura do tipo core-shell à base de Fe3O4@ZrO2-SO4 e Fe3O4@SiO2@ZrO2-SO4 e sua aplicação na reação de esterificação do ácido oléico com etanol. O core magnético de Fe3O4 foi preparado pelo método solvotermal e o shell de SiO2 e/ou ZrO2 foi obtido com base no método sol-gel a partir de precursores alcóxidos. Os materiais foram caracterizados por medidas de TG/DTA, FTIR, DRX, VSM, MEV-FEG e MET-EDX, verificando-se a formação da zircônia sulfatada suportada em partículas de magnetita na forma de estruturas core-shell. Os resultados de análise térmica mostraram que o shell de zircônia promove uma proteção térmica ao core de magnetita, impedindo a oxidação da magnetita para hematita. Nas curvas DTA dos catalisadores Fe3O4@ZrO2 e Fe3O4@SiO2@ZrO2 identificou-se o pico exotérmico característico da cristalização da zircônia, em torno de 500 °C. Os dados de FTIR mostraram a presença de bandas características das ligações Zr–O da zircônia, Si–O da sílica, bem como das bandas típicas dos grupos sulfatos. A caracterização por DRX mostrou a formação da magnetita na síntese solvotermal. No caso dos materiais core-shell tratados a 500 °C verificou-se a cristalização da zircônia na fase tetragonal e que a magnetita do core foi convertida em maghemita. Os dados magnetização mostraram que os materiais core-shell apresentam comportamento superparamagnético. Pelas imagens de MEV-FEG mostraram observou-se morfologia esférica com diâmetro médio de partículas entre 100 – 200 nm. A caracterização por MET-EDX evidenciou a formação das estruturas core-shell, confirmando-se diâmetro do core variando de 100 – 200 nm e identificando-se a espessura do shell entre 6 – 10 nm. As análises de EDX nas partículas core-shell mostraram a presença de ferro no core e que o shell apresenta picos de EDX típicos do silício, zircônio, bem como de enxofre. Os catalisadores core-shell foram empregados nas reações de esterificação, sendo observado que o catalisador core-shell do tipo Fe2O3@ZrO2-SO4 tratado a 500 oC apresentam conversão superior àquela obtida na reação com Fe3O4, evidenciando o potencial uso destes catalisadores para aplicação na obtenção de biodiesel.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em QuímicaTerezo, Ailton Joséhttp://lattes.cnpq.br/3542217308732577Terezo, Ailton José674.006.399-00http://lattes.cnpq.br/3542217308732577Gonçalves, Jussara de Araújohttp://lattes.cnpq.br/2386729066168912674.006.399-00Jacinto, Marcos Joséhttp://lattes.cnpq.br/3542379839367052Oliveira, Everton Willian Rodrigues da Silva2019-11-19T15:12:22Z2016-02-122019-11-19T15:12:22Z2015-05-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOLIVEIRA, Everton Willian Rodrigues da Silva. Preparação e caracterização de catalisadores magnéticos superácidos do tipo Core-Shell a base de Fe3O4@ZrO2-SO4 com potencial aplicação na obtenção de biodiesel. 2015. 101 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2015.http://ri.ufmt.br/handle/1/1588porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2023-03-27T22:08:38Zoai:localhost:1/1588Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2023-03-27T22:08:38Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false
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