SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE SUPORTE PARA INCORPORAÇÕES.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Iniciação Científica

Autores

dos Santos Júnior, F.T. (UFPA) ; Lima, E.T.L. (UFPA) ; Sousa, C.J.I. (UFPA) ; Lima, R.P. (UFPA) ; Braga, M. (UFPA) ; Batista, P.R.S. (UFP) ; da Costa, C.E.F. (UFPA) ; do Nascimento, L.A.S. (UFPA) ; Zamian, J.R. (UFPA) ; da Rocha Filho, G.N. (UFPA)

Resumo

Pesquisas recentes mostram que o uso de suporte para incorporações de materiais em sua estrutura, pode ser uma alternativa para atuar como catalisadores heterogêneos, uma vez que a incorporação de um grupamento modifica as paredes de seus poros e as superfícies propiciando uma atividade catalítica. O grupamento a ser incorporado no suporte gera modificações nas suas propriedades, atribuindo desta forma, um caráter ao mesmo, seja ele básico ou ácido. Neste trabalho, a sílica mesoporosa SBA-15 foi o material sintetizado e posteriormente calcinado com sucesso, apresentando estrutura com uma alta ordenação e propriedades texturais satisfatórios, atendendo desta forma, os critérios para serem utilizadas como suportes para incorporações de qualquer grupamento à sua estrutura mesoporosa.

Palavras chaves

SBA-15; SUPORTE; INCORPORAÇÃO

Introdução

Frequentemente materiais com a capacidade de sofrer modificações em sua superfície vêm tornando-se alvo de estudos, sendo denominado de suporte. Existem critérios na escolha de um suporte, um destes está relacionado à estabilidade térmica e química do material durante a reação. Outra consideração importante esta relacionado à estrutura do material, o qual deve ter um caráter mesoporoso (d > 20Ǻ), e possuir uma área superficial maior que 100 m g . Estes últimos critérios são essenciais, pois contribuem para proporcionar sítios ativos bem distribuídos, gerando também uma ótima atividade catalítica e adsortiva do material 1,2. Estruturas mesoporosas facilitam o acesso de moléculas com cadeia longa a elevadas áreas superficiais. Dentre a diversidade de materiais mesoporosos desenvolvidos, podem-se citar a SBA-15, como estruturas com excelentes propriedades e de grande interesse quando se menciona suporte 1,2. Materiais mesoporosos possuem importantes propriedades catalíticas. Além de apresentar dimensões definidas, possuem também uma estrutura ordenada. A SBA-15 é um importante silicato de estrutura mesoporosa ordenada que apresenta uma estrutura hexagonal bidimensional. Este material apresenta como características: uma alta área superficial, porosidade entre 20 e 300 Å, largas espessuras nas paredes, alta estabilidade hidrotérmica e uma alta estabilidade térmica. Devido ao diâmetro de poros, este material apresentou vantagens como suporte de moléculas maiores, além de possuir parâmetros que o torna um suporte adequado 1,3.

Material e métodos

Os produtos químicos usados neste trabalho foram o ácido clorídrico (grau sintético), Pluronic P123 (Sigma-Aldrich) e tetraetilortosilicato (Sigma- Aldrich). O procedimento de síntese da SBA-15 teve como base o método descrito por Li et al.(2010)4. A síntese ocorreu da seguinte forma: 4,0 g de Pluronic P123 foi dissolvido em 150 mL de HCl 1,6 M. Este sistema ficou sob agitação a 30°C até completa dissolução. A temperatura da solução em questão foi elevada para 40°C seguido pela adição de 10,7g de TEOS. Após 24h nas condições estabelecidas, a mistura foi transferida para autoclave a 100°C por 24 h. Em seguida, o precipitado branco foi coletado por filtração e seco a 80°C. O produto prosseguiu-se para a calcinação a 550°C por 5 h sob fluxo de ar. A SBA-15-sintetizada e SBA-15-calcinada foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX) utilizando como equipamento o difratômetro PANalytical X’PERT PRO MPD (PW 3040/60), através do método do pó, em um intervalo de 2θ de 1 a 8°, utilizando radiação CuKα. A análise de adsorção/dessorção de N2 foi executada somente na SBA-15-calcinada. As isotermas foram medidas à temperatura de 77K em equipamento da marca Micromeritics modelo TriStar II. Anterior às medidas de fisissorção, a amostra foi degaseificadas em equipamento da marca Micromeritics modelo VacPrep 061, a temperatura de 100°C por 3 h e 300°C por 3 h respectivamente. A área superficial específica foi determinada pelo método BET e a distribuição do tamanho de poros foi estimada pelo método BJH.

Resultado e discussão

Na Figura 1 observam-se os difratogramas de raios-X da SBA-15 sintetizada e calcinada. Nesta figura os difratogramas apresentaram picos característicos de uma estrutura ordenada. Os picos difratados correspondentes aos espaçamentos interplanares d , d e d , indicaram uma alta ordenação na sua mesoestrutura. Os picos do difratograma da SBA-15 calcinada demonstraram que o material mesoporoso após a calcinação, adquiriu uma estrutura mais cristalina indicada pelo estreitamento maior do pico d100 quando comparada a SBA-15-sintetizada. A isoterma de adsorção-dessorção da SBA-15 calcinada é apresentada na figura 2. De acordo com a classificação da IUPAC, o material mesoporoso apresenta isoterma do tipo IV. A formação de histerese é observada devido ao estrangulamento na boca do poro. Nesta figura também está presente as propriedades texturais da SBA-15 calcinada que foram obtidas através dos métodos BET e BJH. Nos cincos primeiros pontos calculou-se a área superficial pelo método BET devido a adsorção em monocamada. O volume e diâmetro de poros foram calculados pelo método BJH através da isoterma de dessorção. Comparando as propriedades texturais obtidas neste trabalho com as propriedades obtidas no trabalho desenvolvido por Li et al (2010)4, observou-se que a calcinação da SBA-15 realizada neste trabalho, proporcionou um aumento da área superficial e do volume dos poros em relação a SBA-15 calcinada no outro trabalho. Por outro lado, a mesoestrutura deste trabalho apresentou um diâmetro de poro reduzido em relação ao trabalho realizado por Li et al (2010)4. Ambas estruturas mesoporosas apresentaram condições favoráveis para serem utilizadas como suportes para futuras incorporações.

A FIGURA APRESENTA OS DIFRATOGRAMAS DE RAIOS-X DA SBA-15-SINTETIZADA E SBA-15-CALCINADA


APRESENTA-SE AS ISOTERMAS DE ADSORÇÃO-DESSORÇÃO DA SBA-15-CALCINADA E SUAS PROPRIEDADES TEXTURAIS, AS QUAIS SÃO COMPARADAS COM DADOS DA LITERATURA

Conclusões

De acordo com os resultados apresentados concluiu-se que a SBA-15 apresenta estruturas favoráveis para ser suporte de incorporações, pois sabe-se que a sílica pura SBA-15 é inerte em reações catalíticas devido à ausência de heteroátomos que proporcionem a presença de sítios ativos , desta maneira, o ancoramento de átomos à estrutura deste material mesoporoso tem se mostrado um grande alvo de estudos, devido este material funcionalizado representar vantagens em diversas reações.

Agradecimentos

FINEP, CNPQ, UFPA, FADESP, LABORATÓRIO DE ANÁLISE E PESQUISA DE COMBUSTÍVEL E LABORATÓRIO DE CATÁLISE E ÓLEOQUÍMICA.

Referências

1. ARAÚJO, L. C. L. F. Síntese, Caracterização e Aplicação de LaSBA-15 e como catalisador para Obtenção de Biodiesel de Soja via Rota Etílica. Dissertação de mestrado, UFRN, 2011.
2. DIAS, A. S. V. S. Conversão de xilanas-a-furfural na presença de sólidos ácidos mesoporosos. Tese do doutorado, UA, 2007.
3. CARDOSO, D. Apostila apresentada no evento Semana do Químico Pará, durante o curso Catálisadores Heterogêneos, 2012.
4. LI, Q. et al. Highly hydrothermal stability of ordered mesoporous aluminosilicates AL-SBA-15 with high Si/Al ratio. Microporous and Mesoporous Materials, 135, 95-104, 2010.