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http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JLT5T| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Síntese de catalisadores baseados em silicatos mesoporosos contendo ferro ou nióbio para uso em sistemas catalíticos heterogêneos |
| Authors: | Jakelyne Viana Coelho |
| First Advisor: | Luiz Carlos Alves de Oliveira |
| First Co-advisor: | Márcio César Pereira |
| First Referee: | Flavia Cristina Camilo Moura |
| Second Referee: | Rodrigo Lassarote Laval |
| Third Referee: | Fabiano Magalhães |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Sibele Berenice Castellã Pergher |
| Abstract: | Essa tese de doutorado trata do desenvolvimento de novos materiais à base de silicatos mesoporosos modificados com átomos de ferro e nióbio para uso em processos catalíticos. O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver materiais mesoporosos, com alta área específica, para atuarem como catalisadores em reações que envolvam sítios oxidantes ou ácidos, para a obtenção de produtos da química fina e na oxidação de compostos orgânicos em meio aquoso. A síntese dos materiais foi executada através da polimerização de tetraetilortossilicato (TEOS) como fonte de sílica, sobre arranjos supramoleculares de brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), utilizados como direcionadores de estrutura, juntamente com os sais de ferro e nióbio. Os materiais foram caracterizados por diversas técnicas de caracterização, sendo que a DRX e a Espectroscopia Mossbauer indicam a incorporação de Fe e Nb na estrutura do silicato. Estudos texturais apontam materiais com elevada área superficial, com valores de 1165 e 799 m2g-1 para Fe3+-MCM e Fe2+-MCM, respectivamente, e 960 e 910 m2g-1 para Nb-MCM e Nb-MCM//H2O2, respectivamente. As reações envolvendo a oxidação do a-pineno, utilizando os catalisadores de nióbio, mostraram que a presença do nióbio auxiliou na conversão do a-pineno em produtos oxidados de alto valor agregado. Utilizando estes mesmos catalisadores, foi permitido, através da análise por ionização por eletrospray acoplado ao espectrômetro de massas (ESI-MS) observar a oxidação/degradação da molécula de Rodamina-B, simulando a degradação de um corante têxtil. Para a isomerização do ß-pineno foram utilizados os catalisadores modificados com átomos de ferro. Foi possível observar uma maior conversão do ß-pineno em produtos de valor agregado, destacando a maior eficiência catalítica dos materiais modificados com ferro, quando comparados com a MCM-41. As reações de oxidação/degradação da molécula modelo azul de metileno foi realizada utilizando também os catalisadores modificados com ferro e monitorada por ESI-MS. Foi possível observar que os materiais que contém ferro são capazes de gerar radicais oxidantes que reagem com a molécula azul de metileno (conversão de aproximadamente 90%. Dessa forma, esse trabalho visou colaborar, de uma maneira geral, para a compreensão dos efeitos da presença de íons metálicos em silicatos mesoporosos, como a MCM-41, assim como a contribuição para possíveis aplicações industriais desses materiais. |
| Abstract: | This thesis deals with the development of new materials based on mesoporous silicate, modified with iron and niobium atoms, for use in catalytic processes. The focus of this work was to develop mesoporous materials with high specific area, that act as a catalyst in the oxidation and isomerization, to obtain fine chemicals and in the oxidation/degradation of molecules model, simulating textile dyes an industrial waste. The synthesis of these materials was performed by polymerizing tetraethoxysilane (TEOS) as silica source, supramolecular arrengements of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as structure drivers, with iron and niobium salts. The materials were characterized by various characterization techniques, and the Mossbauer spectroscopy and XRD indicated the incorporation of Fe and Nb in the silicate structure. Studies textural point materials with high surface area, with values of 1165 and 799 m2 g-1 for Fe3+-MCM and Fe2+-MCM, respectively, and 960 to 910 m2g-1 to Nb-MCM and Nb-MCM//H2O2 respectively. The reactions involving the oxidation of -pinene using niobium catalysts showed that the presence of niobium assisted the conversion of -pinene into oxidized products of high added value. It was possible to observe the oxidation/degradation of Rhodamine-B molecule using ESI-MS analysis and the same catalyst. For the isomerization of -pinene catalysts modified with iron atoms were used. It was possible to observe a greater conversion of -pinene into value added products, highlighting the higher catalytic efficiency of the modified materials with iron when compared with MCM-41. The reactions of oxidation/degradation of methylene blue model molecule were performed, also using the modified catalysts with iron, and monitored by ESI-MS. It was observed that the iron-containing materials are able to generate oxygen radicals, which react with the methylene blue molecule (conversion of about 90%). In conclusion this study aimed to cooperate, in a general way, for the understanding of the effects of metal ions in the structure of mesoporous silicates, such as MCM-41, as well as improve to potential interest of these materials for the industry. |
| Subject: | Niobio Silicatos Ferro Oxidação Catálise heterogênea Catalisadores |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JLT5T |
| Issue Date: | 3-Dec-2013 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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