Síntese e caracterização de materiais baseados em heteropolíacido para aplicação em catálise

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Michael Cavalcante
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/37413
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2019.
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spelling Síntese e caracterização de materiais baseados em heteropolíacido para aplicação em catálisePolioxometalatoHeteropoliácidoZircônioEstanhoEsterificaçãoOxidaçãoDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2019.Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização de materiais à base de zircônio ou estanho e do heteropoliácido H3PW12O40 (HPW) para aplicações em catálise na química fina. Como os heteropoliácidos são substâncias solúveis em solventes polares, foram utilizados os métodos troca iônica ou imobilização para sua heterogeneização. Para os materiais à base de zircônio (ZrPW), as diferentes rotas sintéticas consistiram na troca iônica dos prótons do HPW pelos íons [Zr4(OH)8(H2O)16]8+. Os materiais à base de estanho (SnPW) foram sintetizados a partir da impregnação do HPW em um suporte sólido (SnO2). A composição dos materiais foi determinada por análise elementar (FRX/EDX) e análise térmica (TG/DTG/DTA), evidenciando as fórmulas [Zr4(OH)8(H2O)16]2,747H2,024(PW12O40)8 para o material identificado como ZrPW1 e 34,5HPW/SnO2 para o SnPW2 200. Este último, foi preparado a partir de uma nova rota sintética, onde a impregnação do HPW e a formação de um suporte nanocristalino (SnO2) ocorreram simultaneamente. Análises de FTIR demonstraram que a estrutura primária dos heteropoliácidos (ânions de Keggin) foi mantida após as sínteses e que as interações ânion-ânion foram reduzidas. A atividade catalítica dos materiais foi avaliada em reações de esterificação do ácido acético com álcool benzílico. Para encontrar as melhores condições reacionais foi variada inicialmente a razão molar dos reagentes nas proporções 1:1, 1:2 e 2:1 (ácido:álcool). Os resultados mostraram que para o ZrPW1, o excesso de álcool (1:2) apresentou o melhor resultado de conversão (55,6%), enquanto que para o SnPW2 200 o melhor resultado (27,8%) foi obtido ao utilizar excesso de ácido (2:1). Nestes valores de razão molar foram estudadas a variação da temperatura (60, 80 e 100 °C) e a quantidade de catalisador (10, 15 e 20% m/m), sendo obtidos melhores resultados com 20% de catalisador e 100 °C de temperatura para ambos os materiais. Nas condições ideias de reação para cada catalisador foi realizado o estudo cinético dos materiais ZrPW1 e SnPW2 200, apresentando valores para a constante de velocidade da reação de 9,3 x 10-3 e 20,8 x 10-3 min-1, respectivamente. Estes resultados mostram que os materiais obtidos apresentam potencial para aplicação como catalisadores heterogêneos em química fina.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).In this work, the synthesis and characterization of materials based on zirconium or tin and the heteropolyacid H3PW12O40 (HPW) were studied for applications in fine chemistry catalysis. Since heteropolyacids are soluble in polar solvents, ion exchange and immobilization methods were used for its heterogenization. For the zirconium-based materials (ZrPW), the different synthetic routes consisted of exchange the HPW protons by [Zr4(OH)8(H2O)16]8+ ions. Tin-based materials (SnPW) were synthesized from the impregnation of HPW on a solid support (SnO2). The composition of the materials was determined by elemental analysis (XRF/EDX) and thermal analysis (TGA/DTG/DTA), showing the formulas [Zr4(OH)8(H2O)16]2,747H2,024(PW12O40)8 for the material identified as ZrPW1 and 34.5HPW/SnO2 for SnPW2 200. The later was prepared by a new synthetic route, where impregnation of HPW and formation of a nanocrystalline support (SnO2) occurred simultaneously. FTIR analyzes showed that the primary structure of the heteropolyacids (Keggin anions) was maintained after the syntheses and that anion-anion interactions were reduced. The catalytic activity of the materials was evaluated in the esterification reaction of acetic acid with benzyl alcohol. To find the best reaction conditions, the molar ratio of the reactants was varied in the 1:1, 1:2 and 2:1 (acid:alcohol) ratios. The results showed that for ZrPW1, the excess alcohol (1:2) presented the best conversion (55.6%), while for SnPW2 200 the best result (27.8%) was obtained when using an excess of acid (2:1). In these molar ratios, temperature (60, 80 and 100 °C) and amount of catalyst (10, 15 and 20% m/m) were also studied, showing best results with 20% of catalyst and 100 °C of temperature for both materials. In the ideal reaction conditions for each catalyst, the kinetic study of ZrPW1 and SnPW2 200 materials was performed, presenting reaction rate constant values of 9.3 x 10-3 and 20.8 x 10-3 min-1, respectively. These results evidenced that the obtained materials showed great potential as heterogeneous catalysts for application in fine chemistryMacedo, Julio Lemos deLima, Michael Cavalcante2020-04-09T12:17:12Z2020-04-09T12:17:12Z2020-04-092019-08-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLIMA, Michael Cavalcante. Síntese e caracterização de materiais baseados em heteropolíacido para aplicação em catálise. xv, 61 f., il. Dissertação (Mestrado em Química)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/37413A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-17T20:07:05Zoai:repositorio.unb.br:10482/37413Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-17T20:07:05Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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