SÍNTESE DIRETA DOS MATERIAIS MESOPOROSOS DO TIPO Al/SBA-15 COM DIFERENTES RAZÕES MOLARES DE Si/Al

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Evangelista, J.P.C. (UFRN) ; Luz Junior, G.E. (UEPI) ; Souza, L.D. (UERN) ; Araujo, A.S. (UFRN)

Resumo

Esse projeto teve como objetivo sintetizar e caracterizar os materiais SBA-15 e AlSBA-15, com razões molares Si/Al iguais a 75, 50, 25 e 10 , por meio de síntese direta. Esses materiais foram caracterizados por DRX e BET . Todos os materiais obtidos apresentaram uma estrutura hexagonal ordenada com mesoporos conectados a microporos. A incorporação do Al na estrutura do suporte SBA-15 aumentou (ou não alterou) o ordenamento estrutural da sílica mesoporosa.

Palavras chaves

Síntese direta; AlSBA-15; Silica mesoporosa

Introdução

A sílica mesoporosa do tipo SBA-15, devido às suas características desejáveis, como, por exemplo, elevado grau de ordem estrutural, facilidade de síntese, elevada área superficial, 600-1000 m2/g (Collman et al, 2004;. Zhao et al. , 1998b), maior tamanho de poros e maior estabilidade térmica/hidrotérmica, tem sido estudada extensivamente nos últimos anos. Além disso, os mesoporos da SBA- 15 estão interligados por microporos, permitindo o acesso a superfície dos poros, durante as reações, em três dimensões. A estrutura eletricamente neutra SBA-15 tem uma baixa acidez, devido aos grupos silanois situado na parede dos poros (Li et al., 2010). Esforços têm sido gerados para a introdução de metais na estrutura para aumentar a acidez pelos métodos de "pós-síntese" ou "síntese direta ". Neste sentido, vários trabalhos tem usado o Al para aumentar a acidez desses materiais (Lin et al, 2011; Gallo et al, 2010; Sazo et al, 2010; Cai e Zhao, 2009). O objetivo desse trabalho foi sintetizar via síntese direta os materiais do tipo Al/SBA-15 com razões de Si/Al de 75, 50, 25 e 10, e posteriormente caracteriza- los pelas análises de Difração de raios-X (DRX) e Adsorção de nitrogênio (BET).

Material e métodos

Os catalisadores AlSBA-15 foram sintetizados de acordo com o método de síntese direta (LOU et al. 2008). Para a síntese de AlSBA-15, o procedimento de síntese começa com a dissolução do direcionador orgânico, Pluronic P123 em água destilada e ácido clorídrico sob agitação a 40 °C, durante 2 h. Após este tempo, é adicionada à fonte de sílica, TEOS (ortossilicato de tetraetil), e a quantidade necessária de AlOOH (pseudoboemita), usada como fonte de alumínio, para produzir as razões molares de Si/Al de 75, 50, 25 e 10. A mistura resultante é mantida sob agitação à mesma temperatura, durante 24 h. O gel assim obtido é transferido para uma autoclave de Teflon e é aquecido a 100 °C, sendo mantido em repouso a esta temperatura durante 48 h. No final deste intervalo de tempo, o material é filtrado a vácuo e lavado com 50 ml de álcool etílico, PA, sendo em seguida seco à temperatura ambiente durante 48 h e calcinado. Para a calcinação, cada amostra é aquecidada da temperatura ambiente até 550 °C numa razão de aquecimento de 1 °C/min, e mantida nesta temperatura durante 6 h em atmosfera aberta. Os difratogramas de raios-X de todas as amostras foram obtidos em um equipamento da Shimadzu, modelo XRD 6000, utilizando radiações de CuKα, filtro de níquel, voltagem de 30 kV e corrente do tubo de 30 mA. A abertura da fenda foi de 0,15ºe o feixe foi defasado em relação à amostra com velocidade de 0,5º/min e passo de 0,01º. Todas as amostras foram analisadas em uma faixa angular de 0,5 a 5º. A análise de adsorção de nitrogênio foi utilizada para determinar a área superficial (método BET), o volume total dos poros e o diâmetro médio, usando um equipamento ASAP2010 da Micrometrics. Cada amostra foi tratada a 300ºC, sob vácuo, por 3 horas, antes de ser submetida à adsorção de N2 a -196ºC.

Resultado e discussão

Todas as amostras de Al-SBA-15 com diferentes razões molares Si/Al exibiram um pico acentuado em cerca de 0,9°, que é típico de materiais mesoporosos ordenados. As paredes do AlSBA-15 não são cristalinas, mas amorfas, ou seja não existe ordenação atômica de longo-alcance entre os tetraedros de Si-O ou Al-O, sendo que as linhas de difração que aparecem nos ângulos muito baixos se devem apenas à ordenação hexagonal dos mesoporos e não a uma ordenação atômica de longo- alcance (cristalina) dentro das paredes da AlSBA-15. Pode ser visto o elevado grau de ordenação de sílica mesoporosa com Al, os três picos bem definidos em 0,9°, 1,6° e 1,8° são correspondentes aos planos com índices de Miller (100), (110) e (200), respectivamente. O aumento da intensidade do pico correspondente ao índice (100) para os materiais preparados via sol-gel, com uma grande razão de Si/Al, ou seja, provavelmente, com maior quantidade de Al, sugere a formação de espécies de alumínio que não tem influência negativa sobre a estrutura ordenada da SBA-15. Além disso, os picos mais intensos em planos (100) e (110) indica que a inserção de Al aumentou ordenamento estrutural da sílica mesoporosa. Os resultados para a área superficial corroboram com os de DRX e indicam que a estrutura mesoporosa hexagonal bem definida é obtida em todas as razões de Si/Al e na SBA-15 (Vinu et al, 2004; Kao et al, 2005; Ooi et al, 2004). O diâmetro de poro médio foi aumentou com o aumento da incorporação do metal. Estudo sobre síntese de aluminação de SBA-15 em meio básico, relatado por Kao et al. (2005) indica redução na área superficial com aumento do teor de alumínio, o que têm sido atribuído a degradação da estrutura de poros pela dissolução alcalina.

Conclusões

Os difratogramas mostraram que os picos mais intensos em planos (100) e (110) indica que a inserção de Al aumentou ordenamento estrutural da sílica mesoporosa, sugere a formação de espécies de alumínio que não tem influência negativa sobre a estrutura ordenada da SBA-15. Além disso, a incorporação do Al diminui a área superficial e o volume de poros, entretanto, a diâmetro de poros aumentou com aumento do teor de Al no suporte. Os resultados indicaram a formação de uma estrutura mesoporosa hexagonal em todas as razões de Si/Al proposta nesse trabalho.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao apoio financeiro da CAPES.

Referências

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