Síntese de catalisadores para a desidrogenação oxidativa do propano a partir de precursores do tipo hidrotalcita no sistema Zn-Fe-Al - Silva, Renan Antunes Silvestre da (2021)
Neste trabalho foram sintetizados catalisadores oriundos de compostos de tipo hidrotalcita, com fórmula nominal Zn1-x(FeyAl1-y)x(OH)2(CO3)x/2, para avaliação catalítica na reação de desidrogenação oxidativa do propano (DHOP). Os precursores foram preparados por dois métodos, coprecipitação a baixa supersaturação e titulação, contendo diferentes teores de metais. Os catalisadores foram preparados pela calcinação dos precursores a 550 ˚C. Os precursores foram caracterizados por DRX, ICP-OES, TGA e FTIR. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, adsorção de N2, e testados na reação de DHOP. A análise química indicou que todos os metais utilizados foram inseridos na fase sólida com exceção dos precursores cuja fração molar do metal trivalente foi igual a 0,22 (série X22), que tiveram uma parcela de Zn significativa na fase líquida. A DRX indicou que se obteve a fase desejada (fase tipo hidrotalcita) em todos os precursores contendo Al, série X20 e X25 ( fração molar de trivalentes igual a 0,20 e 0,25 respectivamente), mas ZnO e Zn(OH)2 também foram identificados. O tamanho da célula unitária calculado a partir desses resultados confirma a presença do carbonato como ânion de compensação na fase hidrotalcita. Além disso, nota-se na série X20 que o tamanho da célula unitária a atingiu um valor máximo que pode ser decorrente de um limite da incorporação de Fe ou de Zn na estrutura almejada. A presença de Fe+2 também pode ser considerada e associada à eliminação de Zn da estrutura da hidrotalcita. A série X22 resultou em materiais amorfos e a série X33 (de fração molar de trivalentes igual a 0,33) em ZnO, Zn(OH)2 cristalinos mais material amorfo. A caracterização por infravermelho corroborou a presença de carbonato em todos os precursores, mas em alguns casos nitrato, em quantidades pequenas, foi identificado. A DRX mostrou que catalisadores são compostos de ZnO e magnetita (Fe2.962O4). O rendimento a propeno na reação de DHOP foi muito similar em todos os catalisadores, sendo o valor máximo em torno de 3% o que muito provavelmente está associado à baixa seletividade observada (< 10%). A seletividade cresceu com o aumento da temperatura o que é incomum para este tipo de reações e pode significar que a desidrogenação direta esteja ocorrendo ao invés da oxidativa. Os catalisadores com maior área e maior quantidade de ferro foram os que exibiram os rendimentos mais altos.