[en] MICROFABRICATION OF POLYMERIC AND LIGNOCELLULOSIC REACTORS FOR PHOTOCATALYSIS AND CONTINUOUS FLOW CUAAC REACTION

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: DRUVAL SANTOS DE SA
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] FOTOCATÁLISE; [pt] REACAO CLICK; [pt] MICRORREATOR DE BAMBU; [pt] NUMBERING-UP; [pt] SCALE-UP; [en] PHOTOCATALYSIS; [en] CLICK REACTION; [en] BAMBOO MICROREACTOR; [en] NUMBERING-UP; [en] SCALE-UP
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51184&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51184&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.51184

[pt] No presente trabalho foi investigada a microfabricação de reatores fotocatalíticos de polidimetilsiloxano (PDMS) para o estudo comparativo de aumento de escala entre micro- e mesorreatores, e lignocelulósicos de bambu para reação de cicloadição alcino-azida catalisada por cobre(I) (CuAAC) em fluxo contínuo. Nesse cenário, foi desenvolvida uma configuração experimental de scale-up e numbering-up de sistemas meso- e microfluídicos fotocatalíticos, respectivamente, para comparar a eficiência de fotodegradação de TiO2/P25 em rodamina B (RB) e azul de metileno (em inglês, Methylene Blue, MB) sob irradiação UV. Os resultados obtidos sugerem que o aumento do volume (scale-up) reduz os valores de D(por cento), enquanto que numbering-up mantém a eficiência fotocatalítica com redução significativa do tempo de reação. M6-60 (micro)L apresentou melhor desempenho entre os dispositivos, com degradação total do MB (1,2 x 10-5 mol L-1) em apenas 1h, e foto-oxidação total de fenol (1,2 x 10-4 mol L-1) em 4h. Além disto, M6-60 (micro)L apresentou menor consumo de energia elétrica por ordem (0,012 kWh m-3) e maior rendimento quântico (2,6 x 10-2) em comparação com os outros dispositivos. O desenvolvimento de suportes sólidos lignocelulósicos apresentou importantes características para os processos de funcionalização de TEMPO-TAL com íons Cu(II) e Zn(II) e CuNPs. Os suportes foram devidamente caracterizados por MEV/EDS e FT-IR. Os resultados para a reação de CuAAC mostraram rendimentos de 79-82 por cento com reciclabilidade de até 7 vezes e lixiviação média de cobre de 1,30 ppm, e foram importantes para o desenvolvimento do microrreator de bambu. A microfabricação do microrreator lignocelulósicos de bambu (L(micro)R) foi realizada a partir de etapas de cortes, sem utilização de técnicas caras e sala limpa. L(micro)R mostrou fácil prototipagem e rápida oxidação com N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO) e funcionalização com íons cobre (Cu-L(micro)R) e nanopartículas de cobre (CuNPs-L(micro)R). O desempenho de CuAAC em fluxo contínuo do Cu-L(micro)R foi demonstrado através da realização de estudos de reciclabilidade e rendimentos em diferentes taxas de fluxo (0,1 a 0,8 mL min-1). Cu-L(micro)R apresentou rendimentos de 60 por cento a 96 por cento para 5 tipos de reações CuAAC, indicando promissora aplicação na área de catálise em dispositivos microfluídicos. Todas as reações foram realizadas em regime de fluxo com MeOH:H2O (2:1) e lixiviação de cobre inferior a 6,0 ppm, produzindo uma série de 5 derivados de 1,2,3-triazol 1,4-dissubstituídos com boa eficiência em um ambiente com poucos recursos. CuNPs-L(micro)R apresentou limitação para realização de CuAAC por não alcançar as condições ideais de aquecimento, exigidas para ocorrência da reação.