Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Síntese e caracterização de material micro-mesoestruturado a partir de precursores microporosos
AUTORES: Teixeira, A.L. (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA) ; Veloso Martins, G.A. (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA) ; Maria Clara, H.C. (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA) ; Nichollas, S.C. (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA) ; Lucena Matos, C. (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA)
RESUMO: Precursores tipo SAPO-5, SAPO-C, têm apresentado resultados bastante promissores
na obtenção de materiais micro-mesoestruturados com propriedades específicas para
reações catalíticas, com desempenho satisfatório em catálise ácida que envolvam
moléculas de peso molecular elevado. A obtenção destes materiais se deu em duas
etapas. A primeira etapa consistiu na síntese dos precursores microporoso do tipo
SAPO-5 (AFI) e SAPO-C (APC). A segunda etapa consistiu em obter a estrutura micro-
mesoporosa, a partir da adaptação do gel contendo direcionadores de material
mesoporoso além dos precursores SAPO-5 e SAPO-C. Os resultados mostram que as
condições de síntese realizada com o gel de SAPO-C em pH=7,3 são as que produzem
resultados mais satisfatórios na obtenção de micro-meso-SAPO.
PALAVRAS CHAVES: SAPO-5; SAPO-C; micro-mesoestruturado
INTRODUÇÃO: O presente trabalho objetiva a síntese de material micro-meso-SAPO, que seja
usado em catálise heterogênea, procurando obter na estrutura sintetizada boa
difusividade de moléculas de peso molecular elevado e sítios ácidos de Brønsted.
A acidez de Brønsted, pode ser obtida pela inserção de silício na rede dos
aluminofosfatos (AlPO), onde se obtêm peneiras moleculares do tipo
silicoaluminofosfato (SAPO). A inserção pode ser feita por três mecanismos,
conforme a literatura. O primeiro mecanismo é a substituição de alumínio por
silício, o que gera carga positiva na rede que ainda não foi constatado (SASTRE
et al., 1996). Por outro lado o segundo mecanismo é a substituição simultânea de
alumino e fósforo por dois silícios, o que gera uma rede sem carga, a qual não
tem aplicabilidade para a catálise ácida. Finalmente o terceiro mecanismo é a
substituição de fósforo pó silício, gerando carga negativa na rede, a qual,
quando é balanceada por um próton, gera a acidez de Brønsted (MARTENS et al.,
1990). Neste contexto a ações deste trabalho foram concentradas no
desenvolvimento de peneiras moleculares que permitem sua utilização em processos
químicos que envolvam moléculas de peso molecular elevado tais com as
encontradas em óleos e gorduras. Assim sendo este trabalho procura melhorar a
acessibilidade aos sítios ácidos, de moléculas volumosas tais como os
triacilglicerois usados na transesterificação, para a produção de biodiesel.
MATERIAL E MÉTODOS: A síntese do material micro-mesoestruturado foi realizada, onde um gel de
síntese deste material mesoporoso recebeu a adição do pó triturado ou do gel do
precursor microporoso. A quantidade de pó ou de gel adicionado foi calculada
para que fosse inserido 10% de alumínio em estrutura microporosa em relação ao
alumínio total da síntese do material micro-mesoestruturado. No caso das adições
de material microporoso em pó, a amostra utilizada foi do tipo SAPO-5, que foi
obtida através de tratamento hidrotérmico a 200 °C por 24 horas com trietilamina
como direcionador de estrutura microporosa. Já no caso da adição do precursor
SAPO-C, este foi adicionado na forma de gel, ao gel de síntese do material
micro-mesoporoso. O SAPO-C foi obtido por tratamento hidrotérmico a 120 °C por
24 horas, em um banho de areia, sob agitação magnética e sendo usado como
direcionador a trietilamina.
As caracterizações das estruturas obtidas neste trabalho foram realizadas por
técnicas utilizadas corriqueiramente no estudo de sólidos, são elas:
Difratometria de Raios-X (DRX), Análise termogravimétrica e termo diferencial
(TGA-DTA), Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Florescência de Raios-X
(XRF).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 1 apresenta o difratograma de Raios-X das amostras de micro-meso-SAPO,
e precursores SAPO-5 e SAPO-C, em (A) tem-se a síntese feita com o pó de SAPO-5,
onde aparecem picos em 2,2° 2θ característicos da reflexão do plano (100) e
ausências dos sinais das reflexões nos planos (110), (200) e (210) (baixo
ângulo), relativo à presença de fase hexagonal com desorganização da estrutura,
Já na região de auto ângulo tem-se total ausência de sinais relativos ao
precursor, SAPO-5, indicando uma provável dissolução da fase cristalina.
Portanto esta metodologia mostrou-se inadequada para este trabalho.
A figura 1 (B) difratogramas de Raios-X da síntese, utilizando o precursor de
gel de SAPO-C, observam-se sinais das reflexões (100), (110) e (200) em 2,7°,
4,2° e 4,8° 2θ, respectivamente, em baixo ângulo, característicos de fase
hexagonal (Beck et al.; 1999). Já em auto ângulo, sinais em 12,3°, 24,9° e 29,4°
2θ das reflexões nos planos (210), (321) e (610) respectivamente, que são
característicos de fase SAPO-C (DANILINA et al.; 2010).
A figura 2 mostra as micrografias de SAPO-C ampliada 1.9000 (A) e micro-meso-
SAPO-C ampliada de 2.3000 (B). De forma geral a morfologia das partículas do
micro-meso-SAPO-C não apresenta partículas similares as partículas do SAPO-C.
Entretanto verifica-se picos relativos à estrutura SAPO-C no difratograma de
Raios-x da estrutura micro-meso-SAPO-C, e não sendo encontradas na micrografia
(B), estruturas que são similares as partículas do SAPO-C.
Com estes resultados concluir-se que o material micro-meso-SAPO-C sintetizado
com gel de SAPO-C podem ter fragmentos da estrutura APC inseridas nas paredes do
material micro-meso-SAPO-C.Portanto esta metodologia, mostrou-se satisfatória em
pH 7,3, para a síntese de estrutura micro-meso-SAPO-C.
Figura 1 (A) e (B)
Figura 1: Difratogramas de raios-X das amostras das
estruturas micro-meso-SAPO, obtidas com: (A) pó, (B)
gel.
Figura 2 (A) e (B)
Figura 2. Micrografia micro-SAPO-C ampliada, 19000
vezes (A) e estrutura micro-meso-SAPO-C ampliada,
23.000 vezes (B).
CONCLUSÕES: Os resultados obtidos das caracterizações da síntese da estrutura micro-meso-SAPO
com os precursores, pó de SAPO-5 e gel de SAPO-C são satisfatórios somente quando
se usa como precursor o gel de SAPO-C em condições de pH=7,3.
O estudo dos resultados, das caracterizações permite concluir que foi obtido, com
êxito, material, micro-meso-SAPO-C a partir da adição do gel do precursor SAPO-C,
em géis de micro-meso-SAPO, o precursor SAPO-C deve estar distribuídos nas paredes
do material micro-meso-SAPO-C.
AGRADECIMENTOS: Ao Dr. Gesley Alex Veloso Martins, a Dra Tais Cotta Pitta e a UNB pela orientação,
uso de seus laboratório e total apoio na execução deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BECK, J,S.; VARTULI, J,C; ROTH, W,J.;LEONOWICZ, M,E.; KRESGE,C,T.;SCHMITT,K,D.; CHU, W, T,C.; OLSON, H, D.; SHEPPARD, E,W.; A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates. Amarican Chemical Society, 1992,114, 10834-10843.
DANILINA, N.; KRUMEICH, F.; VAN BOKHOVEN, J.A. Journal of Catalysis. 2010, 272, 37.
MARTENS, M.; MARTENS, J.A.; GROBET, P.J.; JACOBS, P.A.;Effects of substitution in SAPO-n frameworks on their propesties as acid catalystis, in BARTHOMEUF, D.; DEROUANE, E.G.; HOELDERICH, W.; Plenum Press, New York, 1990, pg. 1-52.
SASTRE. G.; LEWIS D.W.; CATLOW, C. R.A.; Journal Physical Chemist, 1996, 100,22.