Conversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15

dc.contributor.advisorBraga, Tiago Pinheiro
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9543-7368pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9170391410490804pt_BR
dc.contributor.authorCavalcanti, Wesley Eulálio Cabral
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2155799616244146pt_BR
dc.contributor.referees1Melo, Dulce Maria de Araújo
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9845-2360pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3318871716111536pt_BR
dc.contributor.referees2Araújo, Rinaldo dos Santos
dc.date.accessioned2023-03-01T21:22:12Z
dc.date.available2023-03-01T21:22:12Z
dc.date.issued2023-02-02
dc.description.abstractGlycerol is the main byproduct for obtaining biodiesel, therefore, the growth of its production has caused an increase in the supply of glycerol, drastically reducing its market value. In order to improve the economic efficiency and ecological standards of biodiesel production, attempts have been made to catalytically convert glycerol into bioproducts with higher added value. In this sense, this work aimed to synthesize and characterize the solid based on cobalt ferrite supported on SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) to act as a catalyst in the reaction of conversion of glycerol in the presence of ethanol. The support was synthesized via hydrothermal method using P123 as organic director and TEOS as silica source. While the synthesis of the catalyst occurred through the impregnation of precursors of Fe3+ and Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O and Co(NO3)2 · 6H2O) via Pechini's method. Characterizations via X-ray diffraction (DRX) and FTIR spectroscopy confirmed the syntheses of SBA-15 and CoFe2O4/SBA-15. Raman spectroscopy allowed the identification of ferrite with a degree of inversion (δ) of 0.4. The redox property of the catalyst was evaluated via the reduction at temperature program (TPR H2) which showed reduction events above 400°C, referring to the reduction of Co2+ and Fe3+ . The N2 physisorption analysis showed a surface area of 372 m2 /g and a total pore volume of 0.65 cm3 /g for the catalyst, indicating the presence of oxide on the surface and in the mesochannels of the support. Through scanning electron microscopy (SEM) it was confirmed that the support morphology was maintained after the impregnation process. Already from the transmission electron microscopy (TEM) it was observed an average particle size of 6.19 nm for the supported cobalt ferrite. The acid-base properties of the catalyst indicated the presence of weak basic sites via CO2 desorption at programmed temperature (TPD-CO2) and the presence of Lewis acid sites via NO and Pyridine adsorption followed by FTIR analysis. The catalytic tests show a greater conversion efficiency of glycerol in the presence of ethanol as a co-solvent, the reaction containing only glycerol showed a conversion of only 20%, while the reactions carried out in 10% glycerol-10% ethanol and 10% of glycerol-20% ethanol had a conversion greater than 80%. In general, acetaldehyde, propanoic acid, acetol and 1,2- propanediol were obtained as reaction products, in increasing order of selectivity. The reaction performed only with glycerol obtained ethanol as one of the products, while the reaction performed only with ethanol formed exclusively acetaldehyde.pt_BR
dc.description.resumoO glicerol é o principal subproduto para obtenção do biodiesel, portanto, o crescimento da sua produção tem provocado um aumento na oferta de glicerol, diminuindo drasticamente seu valor de mercado. Com a finalidade de melhorar a eficiência econômica e os padrões ecológicos da produção do biodiesel, têm-se buscado converter cataliticamente o glicerol em bioprodutos de maior valor agregado. Nesse sentido, esse trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido a base de ferrita de cobalto suportada em SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) para atuar como catalisador na reação de conversão do glicerol na presença de etanol. O suporte foi sintetizado via método hidrotérmico utilizando o P123 como direcionador orgânico e o TEOS como fonte de sílica. Enquanto a síntese do catalisador se deu através da impregnação dos precursores de Fe3+ e Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O e Co(NO3)2 · 6H2O) via método de Pechini. As caracterizações via difração de raios-X (DRX) e espectroscopia FTIR confirmaram as sínteses da SBA-15 e do CoFe2O4/SBA-15. A espectroscopia Raman permitiu identificar a ferrita com grau de inversão(δ) de 0,4. A propriedade redox do catalisador foi avaliada via redução à temperatura programa (TPR-H2) que mostrou eventos de redução acima de 400°C, referentes a redução do Co2+ e Fe3+ . A análise de fisissorção de N2 mostrou uma área superficial de 372 m2 /g e um volume total de poros de 0,65 cm3 /g para o catalisador, indicando a presença do óxido na superfície e nos mesocanais do suporte. Através da microscopia eletrônicas de varredura (MEV) confirmou-se a manutenção da morfologia do suporte após o processo de impregnação. Já a partir da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observou-se um tamanho médio de partícula de 6,19 nm para a ferrita de cobalto suportada. As propriedades ácido-base do catalisador indicaram a presença de sítios básicos fracos, via dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2) e a presença de sítios ácidos de Lewis via adsorção de NO e Piridina seguida de análise de FTIR. Os testes catalíticos mostram uma maior eficiência de conversão do glicerol na presença de etanol como cossolvente, a reação contendo apenas o glicerol apresentou uma conversão de apenas 20%, enquanto as reações realizadas em 10% glicerol-10% de etanol e 10% de glicerol-20% de etanol tiveram uma conversão superior aos 80%. Em geral, foram obtidos como produtos de reação, em ordem crescente de seletividade, o acetaldeído, o ácido propanoico, o acetol e o 1,2 propanodiol. A reação ocorrida apenas com glicerol obteve o etanol como um dos produtos, enquanto a reação realizada apenas com etanol formou exclusivamente acetaldeído.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationCAVALCANTI, Wesley Eulálio Cabral. Conversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15. Orientador: Tiago Pinheiro Braga. 2023. 91f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51363
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectQuímicapt_BR
dc.subjectGlicerolpt_BR
dc.subjectSBA-15pt_BR
dc.subjectFerrita de Cobaltopt_BR
dc.subjectConversãopt_BR
dc.subjectEtanolpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApt_BR
dc.titleConversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15pt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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