Substratos vítreos ativos baseados em vidros borofosfato para o crescimento de nanopartículas de metais de transição

• Autor(a) principal: Lenz, Guilherme Felipe
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3067
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Vidro; Tecnologia química; Catálise; Glass; Chemistry, Technical; Catalysis; Engenharia Química

Este trabalho propôs a síntese e caracterização de vidros borofosfato como substratos vítreos ativos para o crescimento de nanopartículas de prata, cobre e níquel-cobalto, e de seus respectivos óxidos, com subsequente aplicação na redução catalítica do p-nitrofenol e oxidação catalítica do álcool benzílico. Para aumentar a resistência química à umidade, vidros borofosfato, com composição molar NaH2 PO4 /H3BO3 = 2, foram dopados adicionando entre 0 e 30 mol% de íons Al 3+. Conforme a concentração de Al 3+ aumentou, a absorção de água dos vidros foi reduzida. As amostras dopadas com 25 e 30 mol% Al 3+, fundidas à 1050 °C, sofreram cristalização, com precipitação da fase triclínica do AlPO4, determinada por difração de raio X (DRX). Além do perfil de absorção de água e DRX, as matrizes foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e espectroscopia Raman. A composição elementar foi determinada por espectrometria de emissão óptica por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A amostra dopada com 20 mol% Al 3+ foi escolhida para a dopagem com AgNO3, Cu2O e Ni2O3-Co2O3. Esta composição dos vidros permitiu a fusão a temperaturas relativamente baixas (1050 °C) e o crescimento de nanopartículas metálicas pelo processo bottom-up, após tratamento térmico em atmosfera de hidrogênio: nanopartículas metálicas de prata (Ag-NPs), cobre (Cu-NPs) e níquel-cobalto (NiCo-NPs) foram formadas. O tratamento térmico das Ag-NPs e Cu-NPs em atmosfera de ar a 400 °C permitiu a síntese de nanopartículas suportadas de óxido de prata (AgO-NPs) e óxido de cobre (CuO-NPs). Os vidros borofosfato dopados e suas nanopartículas foram caracterizadas por espectrofotometria UV-Vis, FTIR e espectroscopia Raman, DRX, composição elementar por ICP-OES e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Pellets de vidro borofosfato dopado com cobre contendo CuO-NPs e Cu-NPs foram aplicados na redução catalítica do p-nitrofenol pelo NaBH4. Os melhores resultados foram obtidos empregando pellets do vidro suportando CuO-NPs, o que foi atribuído à redução in situ do CuO a Cu0 e à transferência superficial de hidrogênio ao p-nitroenolato. AgO-NPs, CuO-NPs e NiCo-NPs suportadas nos vidros borofosfato foram aplicados na oxidação catalítica do álcool benzílico (BnOH) utilizando água ou acetonitrila (ACN) como solventes e NaOCl como oxidante. Os melhores resultados foram obtidos aplicando NiCo-NPs como catalisador em ACN, onde foram obtidas conversão do BnOH de 81,6% e seletividade de 99% ao benzaldeído (BnCHO). Todos os catalisadores conduziram à melhores conversões e alta seletividade ao BnCHO em ACN quando comparado ao meio aquoso. Estes resultados foram atribuídos ao sistema bifásico água - ACN formado.