Estudo do ajuste da composição de catalisadores de ouro-paládio do tipo caroço-casca para atividade de oxidação de álcoois

• Autor(a) principal: Yang, Ofelia
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-26042022-085537/
• topic: Bimetallic catalysts; Catalisadores bimetálicos; Gold; Nanocatalisadores; Nanocatalysts; Ouro; Oxidação; Oxidation; Paládio; Palladium

A crescente demanda por soluções sustentáveis tem despertado interesse em melhorias nos processos industriais. Uma área bastante explorada é o desenvolvimento de catalisadores à base de metais que possam ativar o oxigênio molecular em condições brandas. O ouro, apesar de ser um metal reconhecido pela sua nobreza e inércia química, tem encontrado grande aplicação nessa área na sua forma nanométrica e é um dos metais mais promissores para reações de oxidação seletiva. Em condições brandas, é possível alcançar uma boa seletividade com nanocatalisadores de ouro suportados nas reações de oxidação de álcoois simples, como o álcool benzílico, mas sem a presença de uma base a conversão é quase nula. Essa limitação, no entanto, pode ser contornada ao combinar o ouro com outros metais, como o paládio. Os sistemas catalíticos ouro-paládio apresentam propriedades superiores em relação aos seus homólogos monometálicos devido à sinergia proporcionada pelos metais. O presente trabalho apresentará os resultados do desenvolvimento de catalisadores ouro-paládio, com estrutura caroço-casca (coreshell) formados por um núcleo de ouro metálico (Au0) recoberto por quantidades crescentes de paládio, sintetizados a partir do método de imobilização de nanopartículas pré-formadas. As nanopartículas de ouro suportadas obtidas inicialmente possuem tamanhos aproximados entre 2 e 10 nm e os sistemas bimetálicos AuPd foram obtidos posteriormente através da adição de quantidades sucessivas de paládio. Foi possível identificar uma relação ótima de ouro e paládio para as reações de oxidação de álcool benzílico nas condições reacionais a 6 bar de O2 e 100 °C. Os estudos iniciais para as nanopartículas de ouro sintetizadas a 0 °C, 20 °C e 40 °C, correspondentes aos tamanhos aproximados de 10, 6 e 2 nm, apresentaram o máximo de conversão com a adição de 12,5 mol%, 20 mol% e 40 mol% de paládio em relação ao ouro presente na amostra, respectivamente, em tempo fixo de 2,5 h. As quantidades de paládio correspondem a necessária para recobrir o núcleo de ouro com uma sub-monocamada de átomos de paládio. Osresultados mostraram um comportamento do tipo vulcão, onde ocorre um aumento da conversão com o aumento da quantidade de paládio seguida de uma diminuição da conversão, sendo que a seletividade ao aldeído se manteve para todos os tamanhos. A caracterização da estrutura local dos catalisadores contendo núcleos de 2 nm por espectroscopia de absorção de raios X (XAS) sugere a formação da estrutura bimetálica do tipo caroço-casca, mas com uma tendência de migração de paládio para o core de ouro com o aumento da concentração de paládio. Este trabalho permitiu elaborar algumas hipóteses para entender o comportamento dos catalisadores de ouro após a adição de quantidades crescentes de paládio.