Synthesis of glycerol carbonate by transesterification of glycerol and dimethyl carbonate over KF/γ-Al2O3 catalyst

AUTOR(ES)
FONTE

J. Braz. Chem. Soc.

DATA DE PUBLICAÇÃO

31/12/2013

RESUMO

Uma série de catalisadores sólidos básicos de KF/γ-Al2O3foi preparada pelo método deimpregnação úmida e aplicada à síntese de carbonato de glicerina (GC) a partir de glicerol e carbonato de dimetila. As influências do teor de KF e da temperatura de calcinação do catalisador na síntese foram investigadas. Os resultados mostraram que os catalisadores de KF/γ-Al2O3conseguem promover uma conversão eficiente de glicerol emGC. A estrutura e as propriedades dos catalisadores foram estudadas por difratometria de raios X (XRD), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção de N2, dessorção térmica programada (TPD) de CO2, espectroscopia fotoeletrônica por raios X (XPS) e pelo método dos indicadores de Hammett. Observou-se que os catalisadores possuem vários tipos de centros básicos, como KF, KAlO2, KOH e possivelmente o íon F-coordenativamenteinsaturado. Os centros fortemente básicos não somente poderiam acelerar a conversão do glicerol, como também aumentar a formação do glicidol a partir da decomposição de GC. A reutilização de KF/γ-Al2O3 mostrou que a decomposição do catalisador, que é causada principalmente pela lixiviação parcial das espécies ativas de potássio, aumenta com o número de usos. Temperaturas altas de calcinação favorecem a transformação de KF emKAlO2e amenizam a desativação do catalisador. Com base na distribuição dos produtos e nos resultados obtidos, foi proposto um mecanismo possível para a reação do glicerol com carbonato de dimetila.A series of KF/γ-Al2O3 solid base catalysts were prepared by a wet impregnation method and applied to the synthesis of glycerol carbonate (GC) from glycerol and dimethyl carbonate. The influences of KF loading and calcination temperature of catalyst on the synthesis were investigated. The results showed that KF/γ-Al2O3 catalysts could promote glycerol conversion to GC efficiently. The structure and properties of the catalysts were studied by means of X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), N2-adsorption, CO2-temperature programmed desorption (TPD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Hammett indicator method. It was found that several types of basic centers such as KF, KAlO2, KOH and possibly coordinately unsaturated F- ion existed on the catalysts. The strong basic centers could not only accelerate the conversion of glycerol, but also enhance the formation of glycidol from the decomposition of GC. The recycling of KF/γ-Al2O3 revealed that deactivation of catalyst was strengthened with the reuse times, which was mainly caused by the partial leaching of active potassium species. High calcination temperature favored the transformation of KF to KAlO2 and alleviated the deactivation of the catalyst. Based on the product distribution and obtained results, a possible reaction mechanism on reaction of glycerol with dimethyl carbonate was proposed.

ASSUNTO(S)

exact and earth sciences

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