Estudo de catalisadores de níquel e ferro suportados em nióbia e sílica na reação de hidrodesoxigenação de guaiacol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Nina Leão Araújo
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31173
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.762
Resumo: Lignocellulosic biomass is a renewable energy source that has been replacing fossil fuels and can be converted into biofuels and chemicals through thermochemical routes, such as rapid pyrolysis. However, biofuels have a large amount of oxygen, requiring refinement, such as hydrodeoxygenation (HDO), to generate economically favorable compounds for industry. In this work it is proposed to study the HDO of guaiacol, a model compound of lignin widely used due to the methoxy and hydroxyl groups present, in order to identify possible products, a conversion and selectivity for later application in more complex systems. Six catalysts were tested for the HDO reaction, using Ni and Fe as metals and a bimetallic combination Ni-Fe allowed in Nb2O5 (niobium) and in SiO2 (silica). The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) and N2 physisorption. With these analyzes it was noted the presence of NiO and Fe2O3 phases in the respective catalysts, predominantly, and a strong interaction between the metals and the support. Low surface areas were obtained, however in accordance with the literature. The catalytic tests showed that for Ni5% catalysts supported on SiO2 and Nb2O5, Fe5% supported on SiO2 and Nb2O5 and Ni5% -Fe5% supported on SiO2 and Nb2O5, the results quite in terms of preparation and of selectivity for phenol, each obtained its particular selectivities, but prevailed as phenol, veratrol and σ-cresol products. Thus, it was observed that the objective when performing a hydrodeoxygenation reaction was found and that there was formation of phenolic compounds using these catalysts, in addition to better understanding the reaction through the qualified routes in the process, such as deoxygenation (DDO), demethylation (DME) and demethoxylation (DMO).
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In this work it is proposed to study the HDO of guaiacol, a model compound of lignin widely used due to the methoxy and hydroxyl groups present, in order to identify possible products, a conversion and selectivity for later application in more complex systems. Six catalysts were tested for the HDO reaction, using Ni and Fe as metals and a bimetallic combination Ni-Fe allowed in Nb2O5 (niobium) and in SiO2 (silica). The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) and N2 physisorption. With these analyzes it was noted the presence of NiO and Fe2O3 phases in the respective catalysts, predominantly, and a strong interaction between the metals and the support. Low surface areas were obtained, however in accordance with the literature. The catalytic tests showed that for Ni5% catalysts supported on SiO2 and Nb2O5, Fe5% supported on SiO2 and Nb2O5 and Ni5% -Fe5% supported on SiO2 and Nb2O5, the results quite in terms of preparation and of selectivity for phenol, each obtained its particular selectivities, but prevailed as phenol, veratrol and σ-cresol products. Thus, it was observed that the objective when performing a hydrodeoxygenation reaction was found and that there was formation of phenolic compounds using these catalysts, in addition to better understanding the reaction through the qualified routes in the process, such as deoxygenation (DDO), demethylation (DME) and demethoxylation (DMO).CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)A biomassa lignocelulósica é uma fonte de energia renovável que vem substituindo os combustíveis fósseis, podendo ser convertida em biocombustíveis e produtos químicos através de rotas termoquímicas, como a pirólise rápida. No entanto, os biocombustíveis têm grande quantidade de oxigênio, necessitando de refinamento, como a hidrodesoxigenação (HDO), para gerar compostos economicamente favoráveis para a indústria. Neste trabalho é proposto o estudo da HDO de guaiacol, um composto modelo da lignina muito utilizado devido aos grupos metóxi e hidroxila presentes, de forma a identificar os possíveis produtos, a conversão e a seletividade para posterior aplicação em sistemas mais complexos. Testou-se seis catalisadores para a reação de HDO, utilizando Ni e Fe como metais e uma combinação bimetálica Ni-Fe suportados em Nb2O5 (nióbia) e em SiO2 (sílica). Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de ultravioleta visível (UV-Vis) e fisissorção de N2. Com essas análises notou-se a presença de fases de NiO e Fe2O3 nos respectivos catalisadores, predominantemente, e uma forte interação entre os metais e o suporte. Obteve-se áreas superficiais baixas, porém de acordo com o previsto na literatura. Os testes catalíticos mostraram que, para os catalisadores de Ni5% suportado em SiO2 e em Nb2O5, Fe5% suportados em SiO2 e em Nb2O5 e Ni5%-Fe5% suportados em SiO2 e em Nb2O5, os resultados foram bastante semelhantes em termos de conversão e de seletividade para fenol, cada um obteve suas seletividades particulares, mas prevaleceram como produtos fenol, veratrol e σ-cresol. Sendo assim, observou-se que o objetivo ao fazer uma reação de hidrodesoxigenação foi obtido e que houve formação de compostos fenólicos utilizando esses catalisadores, além de entender melhor a reação por meio das rotas obtidas no processo, como a desoxigenação (DDO), desmetilação (DME) e desmetoxilação (DMO).Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaSoares, Ricardo ReisNeiro, Sergio Mauro da SilvaFerreira, Rondinele Alberto dos ReisRossa, ViniciusSouza, Nina Leão Araújo2021-02-01T11:28:35Z2021-02-01T11:28:35Z2020-11-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSOUZA, Nina Leão Araújo. Estudo de catalisadores de níquel e ferro suportados em nióbia e sílica na reação de hidrodesoxigenação de guaiacol. 2020. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.762https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31173http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.762porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-02-02T06:17:54Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/31173Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-02-02T06:17:54Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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