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Avaliação da síntese e caracterização de zeólita ZSM-5 ausente de direcionador orgânico estrutural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-02-25) Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; Araújo, Antônio Souza de; ; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; ; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; Guedes, Ana Paula de Melo Alves; ; http://lattes.cnpq.br/5738717177200782; Silva, Antonio Osimar Sousa da; ; http://lattes.cnpq.br/5289388662589522
Os processos catalíticos desempenham um papel vital na economia mundial, um negócio que movimenta aproximadamente US$13 bilhões por ano, pois o valor dos produtos depende dos processos catalíticos, incluindo os produtos petrolíferos, químicos, farmacêuticos, borrachas sintéticas e plásticos, entre outros. A zeólita ZSM-5 é utilizada como catalisador em reações nas áreas petroquímica, petrolífera e química fina, destacando-se as reações de craqueamento, isomerização, alquilação, aromatização de olefinas, entre outras. Muitos pesquisadores têm estudado a síntese hidrotérmica da zeólita ZSM-5 ausente de direcionador orgânico estrutural e obtiveram resultados satisfatórios, assim, este estudo visa avaliar a síntese hidrotérmica e as propriedades físico-químicas da ZSM-5 com a presença e ausência de direcionador orgânico estrutural, em comparação com ZSM-5 comercial. Os métodos para a síntese hidrotérmica da zeólita ZSM-5 são de conhecimento científico, fornecendo a composição química necessária para a formação da estrutura zeolítica em presença e ausência de direcionador orgânico estrutural. As amostras de ambas as zeólitas ZSM-5 na forma protônica foram obtidas através de tratamentos térmicos e troca iônica, de acordo com procedimentos relatados na literatura. A amostra de ZSM-5 comercial foi concedida pela empresa Sentex Industrial Ltda. Todas as amostras foram caracterizadas por DRX, MEV, FTIR, TG/DTG/DSC, Adsorção e dessorção de N2 e estudo da acidez por termodessorção de molécula sonda (n-butilamina), a fim de compreender suas propriedades físico-químicas. A eficiência dos métodos aplicados no presente trabalho e relatados na literatura foi comprovada pela estrutura bem definida da zeólita ZSM-5. Conforme a avaliação das propriedades físico-químicas, a zeólita ZSM-5 ausente de direcionador orgânico torna-se promissora para aplicação em processos de refino ou utilização como suporte catalítico, visto que, sua síntese reduz os impactos ambientais e custos de produção
Co-pirólise catalítica de resíduo de polietileno e biomassa de eucalipto para obtenção de bio-óleo
(2018-11-23) Morais, Ellen Kadja Lima de; Araújo, Antonio Souza de; ; ; Gondim, Amanda Duarte; ; Coriolano, Ana Catarina Fernandes; ; Braga, Renata Martins; ; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva;
A investigação por fontes energéticas sustentáveis tem incentivado processos de conversão alternativos. Baseado nesse contexto, o presente trabalho avalia a copirólise da mistura de biomassa lignocelulósica de lascas de madeira de eucalipto (Eucalyptus) e de Polietileno de baixa densidade (PEBD) usando zeólita Beta como catalisador. As amostras de Beta empregadas apresentam diferentes proporções de Si/Al (18 e 80) e são formadas por agregados de nanocristais, o que lhes confere significativa área de mesoporos/superfície externa e, portanto, com acessibilidade apropriada para a conversão de moléculas volumosas. As reações foram realizadas em um sistema de duas etapas (térmica/catalítica), operando a 550 e 500 °C, respectivamente. Todas as frações produzidas (carvão, coque, cera, bio-óleo, água e gases) foram quantificadas e caracterizadas por meio de técnicas analíticas padronizadas para os produtos sólidos (carvão e coque) foram utilizadas Análise Termogravimétrica e Análise Elementar (CHNS-O), enquanto o produto líquido (bioóleo) analisado por Karl Fischer, CHNS-O e Cromatografia a gás/Espectro de Massa e, por fim, o produto gasoso monitorado pelo Micro Cromatógrafo Gasoso. A evolução da distribuição do produto com a variação da relação catalisador/mistura de biomassa e polietileno (C/M) foi investigada. Um máximo no rendimento da fração orgânica (bioóleo) foi observado para ambas as amostras nas relações C/M intermediárias, isto é, com 40 e 50% de catalisador, consistindo principalmente de hidrocarbonetos lineares produzidos por craqueamento de PEBD, sobre os sítios ácido da zeólita. O rendimento correspondente a esse máximo foi maior para a amostra Beta com maior acidez (Si/Al=18). O craqueamento da fração de cera foi acompanhado por uma redução significativa do teor de oxigênio do bio-óleo, que melhorou notavelmente suas propriedades como combustível, indicando que efeitos sinérgicos positivos ocorrem durante a co-pirólise da mistura de biomassa lignocelulósica e dos plásticos poliolefínicos. Por fim, observou-se que para as altas relações C/M, referente a 75% de catalisador, os principais componentes da fração de bio-óleo constituíram os hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, provenientes do craqueamento da cera, oligomerização/ciclização/aromatização de olefinas leves e condensação de DielsAlder entre furanos e olefinas leves. Esses resultados comprovaram o potencial uso da co-pirólise empregando a zeólita Beta que catalisa de forma eficiente a conversão da mistura (biomassa/polietileno) em hidrocarbonetos de baixo peso molecular, atingindo um grau elevado de desoxigenação.
Desenvolvimento de Zeólitas com porosidade hierárquica para valorização do Glicerol
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-09-06) Oliveira, Daniele da Silva; Pergher, Sibele Berenice Castella; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; http://lattes.cnpq.br/2513575106175219; Braga, Tiago Pinheiro; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Vitor Sobrinho, Eledir; http://lattes.cnpq.br/8488499388852606; Loiola, Adonay Rodrigues; Lopes, Christian Wittee; Sachse, Alexander
O excesso de glicerol como subproduto do biodiesel, tornou-se um obstáculo na cadeia de produção de biodiesel, criando desafios para seu uso sustentável. Com isso, o uso de zeólitas hierarquizadas para obtenção de produtos de maior valor agregado a partir do glicerol, é uma alternativa promissora, devido as suas propriedades como elevada área específica, acidez, seletividade de forma, com um caminho menor de difusão nos microporos e um acesso aprimorado aos microporos através dos mesoporos gerados. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi gerar mesoporos nas zeólitas *BEA, EMT e USY por um método econômico e fácil, e avaliar sua atividade catalítica na reação de desidratação do glicerol, e a obtenção de Zeolite Templated Carbon - ZTC visando a geração de produtos de maior valor agregado. As zeólitas foram hierarquizadas por tratamento pós-síntese. A zeólita EMT foi hierarquizada pela primeira vez com NH4F. A zeólita *BEA foi hierarquizada com NH4OH. As zeólitas hierarquizadas foram aplicadas na reação de desidratação do glicerol apresentando elevada conversão (EMT 60,83% e *BEA 99,58%), sendo seletivas a acetaldeído, acroleína e acetol. Os ZTCs foram obtidos utilizado a zeólita USY hierarquizada e o glicerol como percussor pela primeira vez. O glicerol se apresentou-se como um percussor inovador e eficiente para obtenção de ZTC.
Estudo da pirólise catalítica da biomassa de microalga para obtenção de biocombustíveis renováveis utilizando materiais mesoporosos com níquel e molibdênio
(2018-07-24) Ferreira, Isabelle Mariane de Lima; Gondim, Amanda Duarte; Fernandes Júnior, Valter José; ; ; ; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; Galvão, Luzia Patricia Fernandes de Carvalho; ; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva;
O uso de microalgas vem se destacando no contexto de inovação sustentável a fim de utilizálas para a produção de biocombustíveis, devido a sua grande capacidade de produção de biomassa e seu cultivo desenvolvido em condições adversas, como em águas residuais. Diante disso, foi estudada a síntese e caracterização do material mesoporoso AlSBA-15, com a incorporação dos metais níquel e molibdênio, com o objetivo de otimizar o processo de obtenção dos produtos da pirólise da biomassa de microalga, para a geração de biocombustíveis renováveis. O catalisador foi sintetizado e caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise térmica (TGA/DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A biomassa da microalga, foi submetida à uma reação de acetilação para facilitar a abertura da fibra e, analisada por TGA/DTG e análise termogravimétrica acoplada ao infravermelho por transformada de Fourier (TG-FTIR). Os catalisadores apresentaram reflexões no difratogramas de raios-X, características da estrutura hexagonal P6mm da SBA15, demonstrando que a incorporação dos metais não modificou a estrutura da peneira molecular. Além disso, os difratogramas em alto ângulo, apresentam picos de difração que demostram a presença dos metais no material. E, o mapeamento via EDS evidenciou a presença dos metais níquel e molibdênio na AlSBA-15. A TG-FTIR, da amostra da biomassa acetilada demostrou maior variedade de produtos gasosos do que a biomassa não acetilada, ratificando que a reação de acetilação favorece a decomposição da biomassa. Também, foi verificado que a partir de 300 °C apareceram bandas com picos de vibração centrados entre 2400 e 2250 cm-1 atribuída às vibrações de estiramento do grupo funcional C=O, referente a eliminação de CO2. Onde, os melhores resultados, com bandas de absorção bastante elevadas, foram obtidos quando a amostra da biomassa de microalga estava na presença dos catalisadores com os metais níquel e molibdênio, um indicativo de desoxigenação por descarboxilação, que reflete um aprimoramento do combustível produzido.
Estudo da síntese de zeólitas com estruturas ferrieritas (FER) e sua aplicação em pirólise de biomassa
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-10-15) Rodrigues, Patrícia Alves Sobrinho; Pergher, Sibele Berenice Castella; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; http://lattes.cnpq.br/2390658453809844; Granados, David Pedro Serrano; http://lattes.cnpq.br/4124037392456129; Schwanke, Anderson Joel; http://lattes.cnpq.br/5184076681745031; Melo, Dulce Maria de Araújo; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; Bieseki, Lindiane; http://lattes.cnpq.br/4894556873583410; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269
As zeólitas são materiais cristalinos microporosos com estrutura porosa bem definida pertencendo ao grupo de materiais denominados peneiras moleculares. Dentre esses materiais, tem-se a zeólita Ferrierita que possui alta estabilidade a tratamentos térmicos/hidrotérmicos e químicos e possui estrutura microporosa bidimensional lhes conferindo um notável desempenho como catalisador ácido em reações de conversão de hidrocarbonetos. Tendo em vista as suas características este material tem sido bastante estudado nos últimos anos e foi objeto de estudo neste trabalho. Outra zeólita que também foi estudada aqui foi a ZSM-5 que vem sendo bastante explorada em vários processos industriais como o hidrocraqueamento, isomerização, alquilação e desprotonização do benzeno. Sendo assim, as zeólitas de estrutura FER e a ZSM-5 comercial foram caracterizadas e testadas em reações de catálise de biomassa no presente estudo. As sínteses da zeólita tipo FER foram estudadas inicialmente pelo método descrito na IZA, e posteriormente alguns parâmetros foram modificados, tais como as fontes de silício e alumínio, a razão Si/Al e a adição do surfactante catiônico, brometo de hexadeciltrimetilamonio (CTAB). O uso de fontes alternativas de silício e alumínio, que são fontes encontradas facilmente na natureza, traz um ótimo custo-benefício ao processo. Já o estudo da relação Si/Al e a adição do surfactante foi realizado para observar o crescimento dos cristais e dispersão de partículas, promovendo uma maior área externa, o que pode induzir melhores aplicabilidades destes materiais. A zeólita ZSM-5 foi alterada fazendo impregnação de zircônio para melhora da acidez do catalisador. Para a caracterização desses materiais foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TG), e análise textural por adsorção de N2 (método BET). A zeólita tipo FER foi obtida com sucesso nas sínteses seguindo o método IZA, na utilização das diferentes fontes de silício e alumínio e nas razões de Si/Al 7,6 com e sem o uso de surfactante. Já nas sínteses com incremento de silício, a estrutura da zeólita tipo FER foi direcionada para a zeólita ZSM-5. Porém, o surfactante direcionou a estrutura para a ZSM-5 em uma velocidade maior do que nas sínteses sem surfactantes. Após a etapa do estudo das sínteses seguiu-se para as suas aplicações como catalisadores de pirólise de biomassas. A celulose, lignocelulose e hemicelulose foras as biomassas testadas para a produção de bio-óleo por pirólise rápida. Na caracterização dos produtos obtidos nas reações foram utilizadas as técnicas de cromatografia gasosa, análise elementar CHNS-O, análise termogravimétrica e análise de umidade (Karl Fisher). Foi observado que o uso dos catalisadores, FER e ZrO2/n-ZSM-5 na reação, direcionou a uma redução drástica no bio-óleo, porém levou a uma maior produção de CO e CO2, que são moléculas que reduzem o teor de oxigênio no bio-óleo. Esses resultados preliminares mostraram que os catalisadores estudados são promissores para as reações de catálise de biomassas o que pode indicar a utilização dessas reações para obtenção de produtos sólidos, líquidos e gasosos que poderão posteriormente ser utilizados como fonte de combustíveis entre outros usos. A obtenção desses produtos implica em uma possível substituição de combustíveis fósseis por combustíveis oriundos de fontes alternativas, o que é de extrema importância para o meio ambiente.
Estudo experimental e teórico da dessulfurização adsortiva de diesel real usando materiais mesoporosos de alta eficiência
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-08-28) Sales, Rafael Viana; Santos, Luciene da Silva; ; ; http://lattes.cnpq.br/0732488382474688; Santos, Anne Gabriella Dias; ; http://lattes.cnpq.br/2626033210573145; Castellón, Enrique Rodríguez; ; Souza, Miguel Ângelo Fonseca de; ; http://lattes.cnpq.br/3530941218204965; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269
A queima de combustíveis fósseis emite óxidos de enxofre (SOx), que afetam negativamente a saúde humana e o meio ambiente, além de serem altamente indesejáveis pelas refinarias de petróleo. Pesquisadores têm buscado desenvolver métodos alternativos à tecnologia convencional, a hidrodessulfurização (HDS), que é um método caro e ineficaz para a remoção de moléculas pesadas de enxofre. Com isso, neste trabalho, as sílicas mesoporosas MCM-41 e SBA-15 foram sintetizadas e modificadas com cátions metálicos Ni2+ e Ag+ para aplicação em dessulfurização adsortiva de combustível diesel real. A MCM-41 foi obtida a partir de uma sílica verde (sílica amorfa MPI), proveniente de areia de praia, e sílica comercial. Os adsorventes puros (suportes) e modificados foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), isotermas de adsorção-dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura de alta resolução por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia eletrônica de varredura por transmissão (MEVT, ou STEM, do inglês scanning transmission electron microscopy), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM, do inglês high-resolution transmission electron microscopy) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS, do inglês X-ray photoelectron spectroscopy). Essas técnicas foram importantes para a elucidação dos materiais do tipo MCM-41 e SBA-15. Os resultados das micrografias MEV-FEG e STEM acopladas à espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDX) evidenciaram uma dispersão uniforme de nanopartículas de Ag sobre os suportes. Estudo teórico, usando o método computacional DFT/ONIOM, e dados de XPS revelaram que a adsorção de compostos aromáticos de enxofre por AgMCM-41 é controlada pelas interações entre os átomos de enxofre e as espécies de prata. O melhor ajuste dos dados experimentais ao modelo cinético de pseudossegunda ordem e ao modelo de equilíbrio de Langmuir é um indicativo de que mecanismos de quimissorção, sobretudo complexação do governam a remoção dos compostos sulfurados pelos adsorventes AgMCM-41 e AgSBA-15, nas condições estudadas, o que está em acordo com o estudo teórico e os resultados de XPS. As capacidades máximas adsortivas para o AgMCM-41 obtido de sílica sustentável e para o AgSBA-15 foram de -1 e -1, respectivamente. Os suportes puros e modificados com prata apresentaram uma taxa de regeneração satisfatória, após 5 etapas de reciclagem, utilizando uma solução de clorofórmio/hexano/acetona.
Materiais zeolíticos de estrutura MWW: síntese e caracterização
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-11-30) Costa, Izabel Cristina Medeiros; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; ; http://lattes.cnpq.br/0306720711496626; Morgado Júnior, Edisson; ; http://lattes.cnpq.br/5377053368826137; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269
Neste trabalho foi realizado um estudo dos parâmetros de síntese da zeólita MCM-22 (estrutura MWW) com o intuito de otimizar a obtenção deste material e aumentar sua acessibilidade, tanto pelo aumento de superfície externa, quanto pela geração de mesoporos. Foram realizadas sínteses de relação Si/Al= 15 e Si/Al=50 sob condições estáticas em diferentes temperaturas e com indução por sementes, as quais resultaram em MCM-22 pura e cristalina de relação Si/Al= 15 em 3 dias e Si/Al=50 em 11 dias. A redução do teor de hexametileneimina (HMI) foi estudada na síntese em agitação. As condições de redução foram de 30 % de HMI na síntese padrão de 7 dias e em síntese empregando sementes com tempos de 1, 2, 3 e 4 dias. Redução de 45 % de HMI com adição de água-mãe e tempos de 2, 4, 5 e 7 dias. Quanto ao aumento de acessibilidade na MCM-22, buscou-se aumentar a velocidade de cristalização e redução do tempo, com o objetivo de se obter cristais de menor tamanho. Alguns agentes foram empregados para acelerar a obtenção da MCM-22, foram estes as sementes, água-mãe, incremento de temperatura e dissolução da sílica. Com relação ainda ao aumento de acessibilidade na MCM-22, foram estudados tratamentos ácidos para retirada de alumínio e geração de mesoporos e a silanização de proto-unidades zeolíticas, que atua também na formação de mesoporos e na diminuição dos cristais. O tratamento com ácido oxálico de concentração 0,5 mol/ L resultou na formação de mesoporos de 3 nm e a síntese empregando a silanização de proto-unidades zeolíticas de pré-cristalização de três dias resultou na redução de 70 % no tamanho dos cristais e em poros mais abertos, com alguns destes com diâmetros na faixa de mesoporos (2,6 nm).
Síntese de nanocompósitos a base de Fe2SiO4-Fe7Co3 dispersos na SBA-15: aplicação como adsorvente e fotocatalisador magneticamente separável
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-07-22) Silva, Monickarla Teixeira Pegado da; Braga, Tiago Pinheiro; ; ; http://lattes.cnpq.br/6281173428111537; Sasaki, José Marcos; ; Santos, Luciene da Silva; ; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva;
O presente estudo descreve a síntese de um novo tipo de nanocompósito à base de Fe2SiO4- Fe7Co3 dispersos no material mesoporoso SBA-15 visando aplicar na adsorção de corantes e na degradação fotocatalítica do azul de metileno (AM) seguido por separação magnética. Os parâmetros estudados foram: a temperatura de redução e quantidade de hidrogênio usados na síntese e como estes afetavam nas propriedades físico-químicas da mistura óxido-liga a base de ferro e cobalto, bem como na capacidade de adsorção e fotodegradação do azul de metileno. Os materiais preparados foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia Mössbauer (MS), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), magnetometria de amostra vibrante (VSM), redução à temperatura programada (H2-TPR), adsorção e dessorção de N2 e Ar, microscopia eletrônica de Varredura (MEV-FEG) e Microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados de DRX, juntamente com os perfis de TPR confirmaram a formação dos nanocompósitos a base de Fe2SiO4-Fe7Co3 nas temperaturas entre 690 e 720 °C e nos fluxos entre 0,5 e 2% de H2. O aumento da temperatura de redução e o aumento do teor de H2 na mistura redutora propiciaram a formação de uma maior quantidade de liga em relação ao óxido segundo os dados obtidos pelo refinamento Rietveld. O DRX de baixo ângulo, as isotérmicas de N2 e as imagens TEM mostram a formação do suporte mesoporoso a base da SBA-15 com uma elevada área específica de 640 m/g². Porém, a área especifica e a estrutura mesoporosa da sílica foi levemente alterada (para 420 m/g²) após inserção do Fe e Co devido ao preenchimento parcial dos mesoporos pelo compósito. Para as amostras contendo os metais dispersos na SBA-15 pode existir uma interconexão entre os mesoporos segundo o estudo da varredura dos loop de histerese provenientes das isotermas de N2 e Ar acompanhado de modelos matemáticos. Os testes de adsorção confirmaram que o material reduzido a 700 °C usando 2% de H2 apresentou a maior capacidade de adsorção para o corante azul de metileno 49 mg/g. Os nanocompósitos obtidos apresentam boa capacidade de adsorção para o corante AM e podem ser facilmente separados da dispersão final pela aplicação de um campo magnético externo após a adsorção. Os resultados da fotocatálise confirmaram que o suporte de sílica foi essencial para melhorar a atividade fotocatalítica das espécies de Fe e Co na degradação do corante AM, favorecendo a acessibilidade dos sítios ativos. A atração do corante pelo nanocompósito ocorre principalmente por interações do tipo π-π e a mistura das fases Fe2SiO4 e Fe7Co3 conduz a um efeito sinérgico o qual favorecem o processo de adsorção e a atividade fotocatalítica do azul de metileno comparado às mesmas fases isoladas. A degradação do AM ocorre através de uma sequência de reações que ocorre tanto na superfície do sólido quanto na solução aquosa.
Síntese e caracterização da zeólita HZSM-5 nanocristalina com porosidade hierárquica aplicada no craqueamento de polímeros
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-07-24) Figueiredo, Aneliése Lunguinho; Fernandes Júnior, Valter José; ; http://lattes.cnpq.br/1595902438130772; ; http://lattes.cnpq.br/5464586007061569; Araújo, Antonio Souza de; ; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269; Yuste, Ángel Peral; ; http://lattes.cnpq.br/3334338723733109
As zeólitas são amplamente utilizadas pela indústria em processos de catálise, adsorção, separação e troca iônica. No entanto, a presença apenas de microporos limita a difusão de moléculas volumosas em seus canais, favorecendo a ocorrência de reações indesejáveis devido ao longo tempo de residência dos reagentes e produtos ao serem transportados ao longo dos microporos das zeólitas. Com o intuito de superar este problema, foram estudados neste trabalho métodos de síntese para a obtenção da zeólita ZSM-5 nanocristalina com porosidade hierárquica sintetizada na ausência de direcionador orgânico de estrutura. Primeiramente foi realizada a síntese da zeólita ZSM-5 através do método assistido por sementes em um sistema ausente de direcionador orgânico, onde as amostras foram sintetizadas utilizando três tipos diferentes de sementes: duas destas baseadas em soluções aquosas claras contendo os precursores de ZSM-5 (não silanizada e silanizada) e a terceira semente baseada em uma zeólita ZSM-5 comercial na forma de pó, a fim de direcionar na formação da estrutura MFI. O segundo método empregado foi o processo de silanização, utilizando como agente silanizante o fenilaminopropiltrimetoxisilano (PHAPTMS), com a finalidade de diminuir ou impedir o crescimento dos cristais zeóliticos da ZSM-5, favorecendo a obtenção de cristais com menores dimensões. A síntese da ZSM-5 também foi realizada na ausência de direcionador orgânico a 180°C por 27 horas após a adição do PHAPTMS. Todas as amostras sintetizadas foram caracterizadas por diversas técnicas, dentre elas a Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), adsorção-dessorção de Argônio (Ar), Microscopia Eletrônica (SEM e TEM) e dessorção a temperatura programada TPD-NH3. Notou-se que o uso de sementes proporciona uma maior área específica BET e provoca um aumento na área externa, devido à diminuição do tamanho dos cristais. Da mesma forma para amostra funcionalizada com o agente silanizante (HZSM-5 (PHAPTMS)), que apresentou a mais, um duplo sistema de poros, o primeiro associado à microporosidade da zeólita ZSM-5 (0,5 - 2 nm) e o outro relacionado à mesoporos intercristalinos (2 - 6 nm), confirmando a obtenção da zeólita HZSM-5 hierárquica. Todas as amostras sintetizadas apresentaram aglomerados globulares formados por pequenas nanounidades (30 - 90 nm), com morfologia e tamanho dos cristais diferentes da zeólita HZSM-5 utilizada como referência. Os testes catalíticos utilizando o craqueamento do polietileno de baixa densidade (PEBD) e o processo de pirólise do poli(etileno tereftalato) - PET provaram que a melhoria nas propriedades texturais das zeólitas sintetizadas é vantajoso em tais processos, apresentando um desempenho superior quando comparado à amostra de referência, fornecendo produtos que podem ser utilizados como matérias-primas na indústria petroquímica.
Síntese e caracterização de zeólita beta hierarquizada e materiais híbridos micro-mesoporosos aplicados no craqueamento de PEAD
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-11-29) Caldeira, Vinícius Patrício da Silva; Araújo, Antônio Souza de; ; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; ; http://lattes.cnpq.br/8674282771546269; Silva, Antonio Osimar Sousa da; ; http://lattes.cnpq.br/5289388662589522; Vitor Sobrinho, Eledir; ; http://lattes.cnpq.br/8488499388852606; Pacheco Filho, José Geraldo de Andrade; ; http://lattes.cnpq.br/6315186407922891; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414
Um catalisador de grande interesse na comunidade científica tenta unir a estrutura de diâmetro de poros ordenados dos materiais mesoporosos e as propriedades de estabilidade e atividade ácida similares às zeólitas microporosas. Assim um grande número de materiais foi desenvolvido nas décadas passadas, onde embora sendo intrinsecamente relatadas como zeólitas deixam de cumprir com algumas características pertinentes às zeólitas, e recentemente foram nomeados de materiais zeolíticos de elevada acessibilidade. Dentre as diversas estratégias de síntese empregadas, o presente trabalho de pesquisa abordou os métodos de síntese da cristalização de unidades protozeolíticas silanizadas e o método de unidades protozeolíticas moldadas ao redor de micelas de surfactantes, para obter materiais definidos como zeólitas hierarquizadas e materiais híbridos micro-mesoporoso, respectivamente. Como meta foram desenvolvidos catalisadores híbridos BEA/MCM-41 com estrutura porosa bimodal formada por núcleos da zeólita Beta e surfactante catiônico cetiltrimetilamônio. Como também, sintetizados com sucesso a zeólita Beta hierarquizada que possui uma porosidade secundária, em adição aos típicos e uniformes microporos zeolíticos. Ambos os catalisadores foram aplicados em reações de craqueamento catalítico de polietileno de alta densidade, para avaliação de suas propriedades na atividade catalítica, visando a reciclagem de plásticos residuais para obtenção de matérias-primas de elevado valor agregado e combustíveis. Os materiais híbridos BEA/MCM-41 com 0 dias de pré-cristalização não demonstraram propriedades suficientes para aplicação em reações de craqueamento catalítico, porém evidenciaram propriedades catalíticas superiores comparados aos materiais mesoporosos ordenados do tipo Al-MCM-41. A estrutura da zeólita Beta de porosidade hierarquizada favorece a acessibilidade das moléculas volumosas do PEAD aos centros ativos, devido à elevada área externa. E proporciona maior conversão a hidrocarbonetos na faixa da gasolina, principalmente olefinas que possuem grande interesse na indústria petroquímica

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