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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Sílica mesoporosa funcionalizada com grupos nitrogenados como suporte para a entrega e sequestro de espécies de cobre cataliticamente ativas na reação de acoplamento A3
Authors: Júlio César de Souza Terra
First Advisor: Flavia Cristina Camilo Moura
First Referee: Elena Vitalievna Goussevskaia
Second Referee: Vito Modesto de Bellis
Abstract: Neste trabalho, sílicamesoporosa MCM-41 foi sintetizada com o uso de template e funcionalizada pós-síntese, utilizando 3-aminopropil-trimetoxisilano (APTMS) como agente de acoplamento em diferentes proporções. Os grupos funcionalizados foram analisados quantitativamente por TGA e XPS e qualitativamente por RMN de estado sólido de 29Si, evidenciando a ancoração das cadeias orgânicas na superfície da sílica, e de 13C, evidenciando a presença dos grupos aminopropil. As áreas superficiais dos materiais obtidas pelo método BET diminuíram com o aumento da funcionalização, e então o material com menos grupos ancorados - e maior área superficial - foi utilizado para imobilizar Cu (I). O material imobilizado foi usado como um eficiente catalisador na reação de acoplamento A3 com 0,02 mol% de Cu (I), a menor quantidade de catalisador já reportada na literatura para esse processo. O material imobilizado foi mais eficiente até mesmo que o próprio catalisador homogêneo nas mesmas condições, indicando que os mesoporos do suporte têm um papel fundamental no processo, podendo ter confinado espécies metálicas no seu interior e, portanto, criado nanoambientes de mais alta concentração de catalisador, melhorando a cinética do processo como um todo. Estudos de ICP-OES após a reação mostraram lixiviamento total do cobre que, apesar de ser apenas 70 ppm de contaminação no produto final (abaixo do limite de 300 ppm para ingestão oral estabelecido pela FDA), pode ser em parte sequestrado pelo próprio suporte pela simples agitação do sistema por 24h em temperatura ambiente. Dessa forma, o suporte, além entregar espécies cataliticamente ativas ao sistema e sequestrar parte delas ao fim do processo, as confina nos poros e permite o uso de quantidades de catalisador baixíssimas, na ordem de partes por milhão.  
Abstract: In this work, mesoporous silica MCM-41 was synthesized by using a template method and post-synthesisfunctionalized withAPTMS, using variouscoupling agent proportions. The functionalized groups were analyzed quantitatively by TGA and XPS and qualitatively by solidstated NMR for 29Si, which evidenced the anchoring of the organic chains onto the silicas surface, and for 13C, which evidenced the presence of aminopropil groups. The BET surface areas of the materials decreased with an increase in the degree of functionalization, hence the materialwith less anchored groups and highest surface area was used to immobilize Cu (I). The immobilized material efficiently catalyzed the A3-coupling reaction with 0.02 mol% of catalyst, the lowest load ever reported in the literature. The immobilized material was even more efficient than the homogeneous catalyst itself at the same conditions, pointing that the supports mesopores might have a fundamental role in the process, such as confining metallic species on their interiors and, therefore, creating nanoenvironments of higher catalyst load, improving the kinetic of the process as a whole. ICP-OES studies after the reaction completion showed total leaching of the copper which, although representing only 70 ppm of final product contamination (below the 300 ppm oral ingestion threshold stablished by FDA), can be in part scavenged by the support itself simply by stirring the system for extra 24h at room temperature. Thus, the support not only delivers catalytic active species to the system and scavenges part of them back at the end of the process, but also confine them inside of its pores and enables the use to an extremely low catalyst load, in the parts per million scale.
Subject: Catalisadores de cobre
Sílica
Catálise heterogênea
Catálise
Química inorgânica
Cobre
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AQSQ4G
Issue Date: 21-Jul-2017
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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