Preparação e caracterização de catalisadores mesoporosos modificados do tipo MCM-41

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

A peneira molecular do tipo MCM-41 possui uma estrutura ordenada com mesoporos num retículo hexagonal. Devido a sua elevada área superficial e características morfológicas, a inserção de óxidos metálicos neste tipo de material possibilita a preparação de catalisadores inovadores. O presentetrabalho envolve o estudo de métodos de remoção do direcionador da Si-MCM-41, bem como, a preparação e caracterização dos catalisadores CuO/Nb2O5/MCM-41 e Ce-MCM-41. A Si-MCM-41 previamente sintetizada foi utilizada para o estudo comparativo de quatro métodos de remoção do direcionador: calcinação direta, em etapas, extração direta com etanol e em série. Os materiais foram caracterizados antes e após o tratamento por DRX, TG/DTG/DTA, FTIR, FT-Raman, MAS RMN de 29Si no estado sólido e área superficial (HR-TG). Os resultados experimentais permitiram concluir que a calcinação em etapas a 300C/3h e 550C/3h, produz materiais com maior ordenamento de longo alcance, grupos Si-OH mais estáveis termicamente, maior grau de condensação e área superficial. Os sistemas CuO/Nb2O5/MCM-41 com razão 1:1 (CuO:Nb2O5) em massa foram preparados através de impregnação simultânea nos teores 2, 5, 10, 15 e 25% de cada óxido. O direcionador orgânico da MCM-41 foi removido através de calcinação em etapas. Os sólidos resultantes foram caracterizados e aplicados na oxidação de particulados de diesel. A caracterização dos materiais suportados foi realizada através de DRX, FRX, FTIR, FT-Raman, MAS RMN de 29Si no estado sólido, MEV, TG/DTG/DTA e área superficial (HR-TG). Os resultados indicaram que a incorporação de CuO e Nb2O5 leva à formação de pequenos cristalitos bem dispersos e uma fase amorfa, respectivamente, para as amostras com baixo teor dos óxidos. Esses cristais aumentam de tamanho conduzindo à formação de fases mistas de CuO-Nb2O5 para as amostras com maior teor dos óxidos. Todos os materiais preparados apresentaram considerável atividade para oxidação de particulados de diesel, deslocando o valor da temperatura do máximo de oxidação (Tox) de 622C para valores mais baixos (514 C-523 C). O catalisador mais promissor foi o CuO/Nb2O5/MCM-41 com 25% massa de cada óxido, o qual apresentou uma temperatura inicial de oxidação em 388 C e atividade apreciável em temperaturas tão baixas quanto 450C. Materiais do tipo Ce-MCM-41 foram preparados através da inserção de Ce(IV) por precipitação e troca iônica do direcionador, nas razões Si/Ce = 25 e 50. Os sólidos resultantes foram caracterizados por DRX, FTIR, isoterma de adsorção de N2, área superficial específica (BET), MAS RMN de 29Si no estado sólido, análise elementar (CHN) e MEV. Os resultados indicaram que o estado de oxidação do cério incorporado nos materiais mesoporos é (IV). O método de precipitação produziu um material mesoporoso com maior ordenamento de longo alcance, área superficial, porcentagem molar de grupos Si-OH e menor grau de condensação dos grupos silanóis do que os materiais preparados por troca iônica do direcionador. A diminuição da razão Si/Ce de 50 para 25 influência na homogeneidade do tamanho dos poros dos materiais preparados por troca iônica. O método de troca iônica do direcionador pode ser utilizado como método alternativo para preparação de materiais do tipo Ce-MCM-41.

ASSUNTO(S)

óxido de cério mcm-41 quimica inorganica pentóxido de nióbio óxido de cobre

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