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Novos catalisadores heterogéneos para reações orgânicas industriais sustentáveis

Author(s): Van-Dúnem, Vanmira Giseny de Gonga

Date: 2016

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6971

Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa

Subject(s): Zeólitos hierárquicos; Rearranjo de cristal com templates de surfactantes; Complexo C-escorpionato de ferro(II); Oxidação do ciclo-hexano; Catálise heterogénea; Faujasite; Hierarchical zeolites; Surfactant-templated crystal rearrangement; C-scorpionate iron(II) complex; Cyclohexane oxidation; Heterogeneous catalysts


Description

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de novos materiais, baseados num complexo C-escorpionato de ferro(II) suportado em zeólitos hierárquicos, para serem usados como catalisadores heterogéneos na reação de oxidação do ciclo-hexano. O zeólito utilizado neste trabalho foi a Faujasite (Y), com uma razão Si/Al de 2,6. De modo a se introduzir mesoporosidade, utilizou-se o método de rearranjo de cristais com templates de surfactantes em meio alcalino. A preparação dos materiais hierárquicos(mesoporos + microporos) consistiu na lavagem do zeólito com ácido cítrico, seguido de um tratamento com surfactante (CTAB- brometo de hexadecil trimetil amónio)juntamente com uma das três bases usadas, nomeadamente o NaOH, TPAOH ou NH4OH sob pressão auto gerada em autoclaves. Os materiais foram caracterizados por difração de raios-X, microscopia eletrónica de transmissão (TEM), varrimento (SEM) e por adsorção de azoto a -196 ºC. A síntese do complexo diclorohidrotris(pirazolilo)metanoferro(II) [FeCl2{κ3-HC(pz)3}] começou com a preparação do composto hidrotris(pirazolilo)metano HC(pz)3. Em seguida procedeu-se à preparação do complexo C-escorpionato de ferro(II) sob atmosfera inerte (N2). De modo a produzir os catalisadores, procedeu-se a imobilização do complexo [FeCl2{κ3-HC(pz)3}] no zeólito de partida e nas amostras hierárquicas através de dois métodos: imobilização por impregnação e com excesso de solução. O melhor método foi o primeiro, passando este a ser o principal neste trabalho. Posteriormente investigou-se a atividade catalítica dos materiais preparados para a reação de oxidação do ciclo-hexano. Verificou-se que os catalisadores Fe_P@Y_NH4OH, Fe_P@Y_TPAOH e Fe_P@Y_NaOH#1 são os mais estáveis, no entanto não permitem obter rendimentos superiores a 30%. O catalisador Fe_P@Y_NaOH*10 permitiu obter omelhor rendimento (34%), no entanto não é muito estável.

Abstract: This work aimed at the development of new materials based on a C-scorpionate iron(II) complex supported on zeolites, to be used as heterogeneous catalysts in the oxidation reaction of cyclohexane. The zeolite used in the present work was a faujasite (Y), with a Si / Al ratio of 2.6. In order to introduce mesoporosity, the crystal surfactant-templated crystal rearrangementwas used in alkaline medium. The preparation of hierarchical materials (mesoporous+microporous) consisted in washing the zeolite with citric acid, then treatment with a surfactant (CTAB- hexadecyl trimethyl ammonium bromide) together with one base e.g. NaOH, TPAOH or NH4OH under auto generated pressure in autoclaves. The materials were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and nitrogen adsorption at -196 °C. The synthesis of hydrotris(1-pyrazolyl)methaneiron(II) dichloride [FeCl2{κ3-HC(pz)3}]began with the preparation of hydrotris(1-pyrazolyl)methane, HC(pz)3. The preparation of the C-scorpionate iron(II) complex was performed in an inert atmosphere (N2). In order to produce the catalysts, we proceeded to the immobilization of the[FeCl2{κ3-HC(pz)3}] complex on the prepared hierarchical zeolites using two methods: the incipient wetness impregnation and the wet impregnation. The best method was the first, becoming the main used in this work. Subsequently, the catalytic activity behavior of the prepared materials for the oxidation reaction of cyclohexane was investigated. It was found that the catalysts Fe_P@Y_NH4OH, Fe_P@Y_TPAOH and Fe_P@Y_NaOH#1 were the most stable, yet did not achieve yields higher than 30%. The catalyst Fe_P@Y_NaOH*10 allowed toobtain a better yield (34%), however, it was not very stable.

Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Nunes, Angela Maria Pereira Martins; Martins, Luísa Margarida Dias Ribeiro de Sousa
Contributor(s) Van-Dúnem, Vanmira Giseny de Gonga
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