ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Materiais
Autores
Bezerra, M.C. (UFRN) ; Pergher, S.B.C. (UFRN)
Resumo
Quatro tempos de permanência em estufa a 160°C durante a síntese foram utilizados para estudar os diferentes graus de polimerização dos materiais mesoporosos do tipo MCM-41. Os materiais permaneceram na estufa com a variação de tempo de 24, 48 e 96 horas, após, foram calcinados e caracterizados através de difração de raios- X. Os materiais que permaneceram durante 48 horas apresentaram um maior ordenamento.
Palavras chaves
Peneiras moleculares; MCM-41; Grau de polimerização
Introdução
Dentre as peneiras moleculares mesoporosas, se encontra a família M41S, descoberta por pesquisadores da Mobil Oil Co. as quais possuem grande importância devido apresentarem tamanhos de poros maiores do que as peneiras moleculares microporosas, como por exemplo, as zeólitas. Os membros da família M41S são a MCM-41 que possui um arranjo hexagonal, a MCM-48 com arranjo cúbico e a MCM-50 com arranjo lamelar (BECK et al., 1992; KRESGE et al., 1992). Esses materiais possuem área específica de até 1400m2.g-1, com poros na faixa de 15 a 120 Å. Por possuir tamanho de poros controláveis a MCM-41 pode processar moléculas de diferentes dimensões. Um dos fatores determinantes para a síntese destes materiais é a sua estabilidade, a qual é diretamente relacionada ao tempo de polimerização da sílica a qual forma a parede destes materiais. Sabendo que algumas técnicas de extração do surfactante por solventes destroem a estrutura destes materiais por estes não estarem com a sua estrutura consolidada, torna-se interessante avaliar a polimerização e a pré-condensação dos grupos silanóis antes destes estágios. Assim, esse trabalho tem como objetivo estudar as a relação tempo x grau de polimerização desses materiais a fim de evitar a desestruturação dos mesmos em etapas posteriores de extração do surfactante.
Material e métodos
Foi sintetizada uma amostra de MCM-41 conforme o método proposto na literatura (Villalba, 1997), foi preparado duas soluções, A e B. Na solução A, 5,00g de brometo de hexadeciltrimetilamônio (C16H33(CH3)3N+Br-, Sigma Aldrich) são dissolvidas em 33,50g de água destilada. Para a solução B, sobre 8,65g de uma solução de hidróxido de tetrametilamônio (TMAOH 25%, Sigma Aldrich), se dispersam 0,96g de sílica (aerosil 200, Degussa). Adiciona-se a solução A sobre a solução B. São adicionados 4,52g de sílica em agitação por 1 hora. O gel resultante é posto em autoclaves, levado à estufa por 24, 48 e 96 horas a 160ºC. O material foi lavado e seco em estufa a 60°C por 24 horas e depois calcinado em um reator de borosilicato em um forno tubular vertical com fluxo de 1 mL.s-1 de Nitrogênio e ar sintético, com a rampa de 2°C/mim. A nomenclatura dos materiais foi realizada da seguinte forma: M41_XXC, onde XX = Número de horas na estufa e C = Calcinadas.
Resultado e discussão
Pelo difratograma abaixo, pode ser observado que o tempo em estufa influencia no
ordenamento dos materiais. Para a amostra de 24 horas, constata-se que a
formação de um arranjo hexagonal ocorre, mas, ao calciná-lo, ocorre a diminuição
da intensidade das suas reflexões características. Comparando as distâncias
interplanares d100 desse material não calcinado e calcinado, pode-se observar
que ocorreu uma contração do tamanho de poros de 0,2 nm (Tabela 1) o que indica
que a condensação completa dos grupos silanois não ocorre em 24 horas.
Para a amostra em 48 horas, observa-se uma maior intensidade nas suas reflexões,
a qual indica que em 48 horas ocorre a formação de materiais com maior grau de
ordenamento. Isto também pode ser observado pelo decréscimo da intensidade das
reflexões em tempo de 96 horas, bem como a ausência das duas reflexões d110 e
d200. Uma contração de 0,6 nm e 0,7 nm é observada nas amostras com 48 e 96
horas as quais indicam que o tempo de permanência em estufa modifica a estrutura
destes materiais e que o grau de polimerização e condensação dos grupos silanois
não é significativamente afetado.
DRX dos materiais em diferentes tempos antes e após a calcinação.
Distância entre poros calculada pela lei de Bragg.
Conclusões
De acordo com os resultados obtidos podemos afirmar que o tempo de permanência do material na estufa influencia no ordenamento dos materiais, e que o grau de condensação dos silanois não é significativamente afetado pela permanência em estufa de 24 a 96 horas para estas condições de síntese estudadas.
Agradecimentos
À UFRN pelo apoio financeiro e pela a estrutura cedida.
Referências
BECK,J S; SCHMITT,K.D.; HIGGINS J.B.; SCHLENKERT, J.L. New Family of Mesoporous Molecular Sieves Prepared with Liquid Crystal Templates. J. Am. Chem. Soc. n 14, p. 10834-10843, 1992.
KRESGE C. T.; LEONOWICZ M. E.; ROTH W. J.; VARTULI J. C.; BECK J. S.Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature, v.359, n.6397, p. 710-712, 1992.
SCHWANKE, A. J.; PERGHER, S. B. C.MCM-41 Mesoporous Molecular Sieves: A historical perspective – the role of reagents and its basic characterization. Perspectiva, Erechim. v.36, n.135, 2012.
SCHWANKE, A. J.; WITTEE, C. L.; BERTELLA, F.; PERGHER, S. B. C. Síntese e caracterização de materiais mesoporosos do tipo SiMCM-41 e AlMCM-41. Perspectiva. v.34, n.127, p.99-104. 2010.
VILLALBA, M.T.N.Sintesis,caracterización y actividad catalítica del material mesoporoso MCM-41. ITQ, Valência, Espanha (1995).
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