Catalisadores heterogêneos à base de MoO3: influência da anisotropia e defeitos eletrônicos em reações de transesterificação para produção de biodiesel
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21276 |
Resumo: | Molybdenum trioxide is considered a versatile material due to its structural characteristics. It is generally found in the orthorhombic, monoclinic and hexagonal phase. Notably, the hexagonal and orthorhombic phases have received prominence in the most diverse field. In this work, the α-MoO3 and h-MoO3 phases were synthesized by the modified Pechini method, however, presenting two different route alternatives. Molybdenum trioxide orthorhombic phase was used as a heterogeneous catalyst in ethyl and methyl transesterification reactions for biodiesel production of soybean oil. The catalysts were characterized by the techniques: Thermogravimetry (TG), X-Ray Diffraction (XRD) at room temperature and hot camera, Dynamic light scattering (DLS), Infrared Spectroscopy (IR), Raman Spectroscopy, Spectroscopy in the region UV-Visible (UV VIS), Photoluminescence (FL), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR), Surface Area (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The diffractograms confirmed the achievement of the orthorhombic and hexagonal phases. From the diffractogram obtained in a hot camera, the transition from hexagonal-orthorhombic phase, around 370°C, was observed. As the calcination temperature increased, the α-MoO3 phase exposed an anisotropic growth of the planes (0 k 0). The micrographs of these hexagonal phase oxides exhibited morphologies in the form of hexagons, while the orthorhombic lamellar “tapes”, corroborating the structural organization. Through the quantification of total acid sites by n-butylamine, a greater amount was observed for the polycrystalline sample (500°C) compared to the oriented sample (700 ° C). This behavior was attributed to the stability of the surface (0 k 0) that reduces the adsorption process for materials calcined at 700°C. Species such as Mo5+ and Mo6+ were detected on the surface and bulk of these materials. The conversion into ethyl esters of 88% of the TEO_04 product was verified through the cromatography results, indicating the formation of biodiesel. The reuse tests showed a slight reduction in catalytic efficiency. The product obtained TMO50042 showed 98.48% conversion to methyl esters, a considerable result when compared to ANP parameters (RANP Nº 45/2014 NBR 15764). |
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Catalisadores heterogêneos à base de MoO3: influência da anisotropia e defeitos eletrônicos em reações de transesterificação para produção de biodieselTrióxido de molibdênio - MoO3Defeitos eletrônicosTransesterificação metílicaTransesterificação etílicaBiodiesel - produçãoMolybdenum trioxide - MoO3Eletronic defectsMethyl transesterificationEthyl transesterificationBiodiesel - productionCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAMolybdenum trioxide is considered a versatile material due to its structural characteristics. It is generally found in the orthorhombic, monoclinic and hexagonal phase. Notably, the hexagonal and orthorhombic phases have received prominence in the most diverse field. In this work, the α-MoO3 and h-MoO3 phases were synthesized by the modified Pechini method, however, presenting two different route alternatives. Molybdenum trioxide orthorhombic phase was used as a heterogeneous catalyst in ethyl and methyl transesterification reactions for biodiesel production of soybean oil. The catalysts were characterized by the techniques: Thermogravimetry (TG), X-Ray Diffraction (XRD) at room temperature and hot camera, Dynamic light scattering (DLS), Infrared Spectroscopy (IR), Raman Spectroscopy, Spectroscopy in the region UV-Visible (UV VIS), Photoluminescence (FL), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR), Surface Area (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The diffractograms confirmed the achievement of the orthorhombic and hexagonal phases. From the diffractogram obtained in a hot camera, the transition from hexagonal-orthorhombic phase, around 370°C, was observed. As the calcination temperature increased, the α-MoO3 phase exposed an anisotropic growth of the planes (0 k 0). The micrographs of these hexagonal phase oxides exhibited morphologies in the form of hexagons, while the orthorhombic lamellar “tapes”, corroborating the structural organization. Through the quantification of total acid sites by n-butylamine, a greater amount was observed for the polycrystalline sample (500°C) compared to the oriented sample (700 ° C). This behavior was attributed to the stability of the surface (0 k 0) that reduces the adsorption process for materials calcined at 700°C. Species such as Mo5+ and Mo6+ were detected on the surface and bulk of these materials. The conversion into ethyl esters of 88% of the TEO_04 product was verified through the cromatography results, indicating the formation of biodiesel. The reuse tests showed a slight reduction in catalytic efficiency. The product obtained TMO50042 showed 98.48% conversion to methyl esters, a considerable result when compared to ANP parameters (RANP Nº 45/2014 NBR 15764).Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO trióxido de molibdênio é considerado um material versátil devido às suas características estruturais. Comumente é encontrado na fase hexagonal, monoclínica e ortorrômbica. Notadamente, as fases hexagonal e ortorrômbica tem recebido destaque nas mais diversas áreas. Neste trabalho, foram sintetizadas as fases hexagonal e ortorrômbica pelo método Pechini modificado, no entanto, utilizando duas alternativas de rotas distintas. O trióxido de molibdênio de fase ortorrômbica foi empregado como catalisador heterogêneo em reações de transesterificação etílica e metílica para produção de biodiesel de óleo de soja. Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas: Termogravimetria (TG), Difração de Raios-X (DRX) em temperatura ambiente e câmara quente, Dispersão de luz dinâmica (DLS), Espectroscopia na Região do Infravermelho (IV), Espectroscopia Raman, Espectroscopia na região do UV-visível (UV-VIS), Fotoluminescência (FL), Espectroscopia de Fotoelétrons induzidos por Raios-X (XPS), Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), Área superficial (BET) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os difratogramas confirmaram a obtenção das fases ortorrômbica e hexagonal. A partir do difratograma obtido em câmera quente foi observada a transição de fase hexagonal-ortorrômbica, em torno de 370°C. Com o aumento da temperatura de calcinaç~o, a fase α-MoO3 expôs um crescimento anisotrópico dos planos (0 k 0). As micrografias destes óxidos de fase hexagonal exibiram morfologias em forma de hex|gonos, enquanto a ortorrômbica de ‘’fitas’’ lamelares, corroborando com a organização estrutural. Através da quantificação de sítios ácidos totais por n-butilamina foi observada uma maior quantidade para a amostra policristalina (500°C) em comparação à orientada (700°C). Este comportamento foi atribuído à estabilidade da superfície (0 k 0) que reduz o processo de adsorção para os materiais calcinados a 700°C. Espécies como Mo5+ e Mo6+ foram detectadas na superfície e bulk desses materiais. A conversão em ésteres etílicos de 88% do produto TEO_04 foi constatada através dos resultados de cromatografia, indicando a formação do biodiesel. Os testes de reúso apresentaram uma leve redução na eficiência catalítica. O produto obtido pela TMO50042 apresentou 98,48% de conversão em ésteres metílicos, um resultado considerável quando comparado aos parâmetros da ANP (RANP Nº 45/2014 NBR 15764).Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBSantos, Iêda Maria Garcia doshttp://lattes.cnpq.br/7060067415685353Farias, Ana Flávia Felixhttp://lattes.cnpq.br/5035964236667431Oliveira, André Luiz Menezes dehttp://lattes.cnpq.br/9080934823929646Medeiros, Suelen Alves Silva Lucena de2021-10-28T14:52:05Z2021-06-152021-10-28T14:52:05Z2021-03-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21276porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2022-08-09T17:25:33Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/21276Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2022-08-09T17:25:33Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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Molybdenum trioxide is considered a versatile material due to its structural characteristics. It is generally found in the orthorhombic, monoclinic and hexagonal phase. Notably, the hexagonal and orthorhombic phases have received prominence in the most diverse field. In this work, the α-MoO3 and h-MoO3 phases were synthesized by the modified Pechini method, however, presenting two different route alternatives. Molybdenum trioxide orthorhombic phase was used as a heterogeneous catalyst in ethyl and methyl transesterification reactions for biodiesel production of soybean oil. The catalysts were characterized by the techniques: Thermogravimetry (TG), X-Ray Diffraction (XRD) at room temperature and hot camera, Dynamic light scattering (DLS), Infrared Spectroscopy (IR), Raman Spectroscopy, Spectroscopy in the region UV-Visible (UV VIS), Photoluminescence (FL), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR), Surface Area (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The diffractograms confirmed the achievement of the orthorhombic and hexagonal phases. From the diffractogram obtained in a hot camera, the transition from hexagonal-orthorhombic phase, around 370°C, was observed. As the calcination temperature increased, the α-MoO3 phase exposed an anisotropic growth of the planes (0 k 0). The micrographs of these hexagonal phase oxides exhibited morphologies in the form of hexagons, while the orthorhombic lamellar “tapes”, corroborating the structural organization. Through the quantification of total acid sites by n-butylamine, a greater amount was observed for the polycrystalline sample (500°C) compared to the oriented sample (700 ° C). This behavior was attributed to the stability of the surface (0 k 0) that reduces the adsorption process for materials calcined at 700°C. Species such as Mo5+ and Mo6+ were detected on the surface and bulk of these materials. The conversion into ethyl esters of 88% of the TEO_04 product was verified through the cromatography results, indicating the formation of biodiesel. The reuse tests showed a slight reduction in catalytic efficiency. The product obtained TMO50042 showed 98.48% conversion to methyl esters, a considerable result when compared to ANP parameters (RANP Nº 45/2014 NBR 15764). |
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