ÁREA: Materiais
TÍTULO: Síntese de Peneira Molecular tipo MCM-41 com Cobre para Catálise Heterogênea
AUTORES: SOUSA, L. N. (CEFET-GO) ; KLEIN. K. V. (CEFET-GO)
RESUMO: Abordamos neste artigo as peneiras moleculares sintéticas, suas sínteses, caracterização bem como a impregnação do metal cobre para uso em catálises heterogêneas.A metodologia usada foi qualitativa experimental. Desenvolvemos uma MCM-41 pura para posteriormente impregnarmos o cobre.Utilizamos o DRX(difrator de Raio-X), I.V.(Infravermelho),TG (termogravimetria),para a caracterização do material, obtendo resultados positivos do mesmo.Todas as amostras analisadas obtiveram resultados esperados caracterisiticos de uma MCM-41.
PALAVRAS CHAVES: peneiras moleculares, mcm-41, cobre.
INTRODUÇÃO: Os zeólitos são materiais tecnologicamente importantes e que encontram aplicações em uma série de processos químicos. Sua vasta utilização em petroquímica, na adsorção e na indústria de detergentes tem impulsionado a pesquisa desses materiais a um ponto nunca antes imaginado pelos pioneiros no campo. Nosso estudo se baseia em um tipo de zeólita sintética: as Peneiras Moleculares do tipo MCM-41. Sintetizaremos uma peneira molecular pura caracterizando-a em aparelhos de DRX, I.V., TG., e posteriormente impregná-la com o metal Cobre.Temos como objetivo apresentar as propriedades das peneiras moleculares aos iniciantes e atualizar os que trabalham nessa área. Serão abordados vários aspectos desses materiais, incluindo a sua síntese, a caracterização para aplicação em catálise, adsorção, controle ambiental entre outros.
MATERIAL E MÉTODOS: Materiais e Métodos
Materiais:
Agitador magnético
Estufa
Mufla
DRX, Shimadzu, modelo XRD-6000
Infra Vermelho, espectrômetro FTIR Bomem
TG (Termogravimetrico) Shimadzu modelo TDG-60H.
Aparelho para filtragem a vácuo
CTAB (Brometo de Cetil Trimetil Amônio)
TEOS (Tetraortosilicato)
Água destilada
Hidróxido de amônio
Métodos:
Síntese:Preparamos a MCM-41 pura por síntese heterogênea. Toda síntese foi produzida em temperatura ambiente. Este procedimento foi realizado no laboratório do CEFET-GO.Para esta síntese foi utilizado a proporção molar dos reagentes: 1 TEOS: 0,152 CTAB: 2,8 NH3: 141,2 H2O, conforme metodologia do GRÜN, M. et al (1999).
Primeiramente adicionamos 120 ml de água destilada em um bécker de 500 ml juntamente com o CTAB (2,405g) solução de 0,055 mol.l-1 e levamos ao agitador magnético ate que fosse dissolvido totalmente o surfactante. Em seguida adicionamos à solução 9,2 ml de NH4OH (29% w.t) e deixamos por 10 min ainda sobre a agitação. Com uma bureta de 50 ml titulamos na solução 11 ml de TEOS durante 15 minutos até que se apresente uma aparência leitosa, opaca.Separamos a vácuo a parte sólida lavando-a com 1 000 ml de água destilada. O sólido resultante assumiu um aspecto de um pó branco e finíssimo que é a propria MCM-41 pura.Levamos este pó para secar na estufa a 70°C em uma cápsula. Após 12h, retiramos da estufa,medimos sua massa que foi de 13,49 g e separamos uma amostra da MCM-41 pura e com a outra parte com massa de 12,78g calcinamos a 550°C por 5 horas.Caracterização:I.V.,DRX,TG.Impregnamos o Cobre.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: DRX:Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à estrutura cristalina por difratometria de raios X pelo método de pó, em um aparelho Shimadzu, modelo XRD-6000, operando a 30 kV e 15 A. A varredura foi realizada com intervalos de ângulo de 2 a 10 e 2 a 80o theta com intervalos de 0,02o.A amostra MCM(1) é a primeira amostra de MCM-41 que foi sintetizada e a amostra MCM(2) é a segunda amostra de MCM-41 que foi sintetizada.O difratograma de raios-X da estrutura da MCM-41 apresentam um padrão típico contendo até quatro picos de difração. A primeira difração é a de maior intensidade ocorrendo em ângulos baixos, com 2 entre 2,0-3,0, apresentando índices de Miller igual a (100), os outros três picos de difração são de menor intensidade, e ocorrem em ângulos um pouco maiores, com índices de Miller (110), (200) e (210). No difratograma apresentado, pode ser observado os quatros picos de difração na amostra MCM(1) e três picos de difração na amostra MCM(2).Difratograma da MCM–41 (primeira amostra) impregnada com 4,0% de sal de cobre (sulfato de cobre).O Difratograma da amostra contendo cobre apresenta apenas o primeiro pico de difração indexado (100), confirmando a permanência da estruturas mesoporosa com arranjo hexagonal típico da MCM-41. A ausência dos demais picos indica que os canais destas amostras não estão dispostos ordenamente. De acordo com Carvalho (1997), a introdução de metais na estrutura da MCM-41, pode causar um maior desordenamento destes canais.I.V.A MCM-41 por apresentar uma estrutura mais ordenada que as sílicas amorfas apresentam menor quantidade de grupos silanóis isolados, estando estes associados por ligações de hidrogênio e conseqüentemente menor acidez (CONESA et al, 2006; CORMA, 1997).TG: A figura mostra as curvas termogravimétricas das amostras calcinadas, sendo observado dois estágios de perda de massa.
CONCLUSÕES: Todas as amostras analisadas obtiveram resultados esperados caracterisiticos de uma MCM-41. E na amostra com o cobre introduzido observamos no difratograma da mesma apenas o primeiro pico de difração indexado (100), confirmando a permanência da estruturas mesoporosa com arranjo hexagonal típico da MCM-41.
AGRADECIMENTOS: Agradeço a Deus, pais, Ana Cláudia, Kerylaine e Denise Bacellar, minhas amigas, por me apoiarem na realização deste projeto e as instituições CEFET-GO e UFG.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CARVALHO, Wagner Alves. Oxidação Seletiva de Hidrocarbonetos Saturados Catalisados por Materiais de Transição Incorporados em Peneiras Moleculares Tipo MCM-41. 1997, 103 f.. Tese (Doutorado em Química). Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 1997.
CONESA, T. D.; HIDALGO, J. M.; LUQUE, R., CAMPELO, J. M.; ROMERO, A. A. Influence of the acid–base properties in Si-MCM-41 and B-MCM-41 mesoporous materials on the activity and selectivity of e-caprolactam synthesis. Applied Catalysis A: General, v. 299, p. 224–234, 2006.
CORMA, Avelino. From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials and Their Use in Catalysis. American Chemistry Society: Chemical Reviews, v. 97, p. 23732419, 1997b.
CORMA, Avelino. Preparation and catalytic properties of new mesoporous materials. Topics in Catalysis, v. 4, p. 249 – 260, 1997a.
