53º Congresso Brasileiro de Quimica
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.