Estudo do comportamento de catalisadores de CeO2 nas reações de transformação do etanol

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Araujo, Adriana Fernandes Felix de Lima
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Ceria; Ethanol; Acetone; Nanocatalyst; Oxygen vacancy; Céria; Etanol; Acetona; Nanocatalisadores; Vacância de oxigênio.; Catalisadores; ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16745

No Capítulo 1 são apresentados os resultados da síntese de catalisadores nanoestruturados à base de CeO2, empregando o método hidrotérmico, usando dois precursores diferentes de Ce e Ag como dopante. Os catalisadores nanoestruturados foram caracterizados através das técnicas de HRTEM, EPR, TPR, UV-vis, dentre outras. O objetivo é descrever o papel das vacâncias de O no mecanismo da reação de síntese de acetona a partir do etanol, a fim de apoiar o mecanismo MvK como uma das etapas desta síntese. A síntese de acetona pode ser descrita resumidamente da seguinte forma: primeiro, o acetaldeído é gerado pela desidrogenação oxidativa do etanol; então, esse aldeído reage formando espécies acetato; essas espécies carboxiladas condensam e geram acetona; finalmente, água se dissocia nas vacâncias e reoxida o óxido. A abstração de O da rede de óxidos é a etapa mais lenta da síntese de acetona do acetaldeído, que é a etapa mais lenta da síntese de acetona a partir do etanol. Quanto mais fácil a geração de vacâncias, maior a taxa de síntese de acetona. Esse resultado está alinhado com o mecanismo MvK. Considerando o comportamento catalítico dos catalisadores nanoestruturados, pode-se propor que a etapa mais lenta da síntese de acetona a partir do etanol exibe uma característica redox. No Capítulo 2, são mostrados os catalisadores de CeO2 sintetizados pelo método de precipitação convencional. Três diferentes metais nobres foram impregnados em pequenas porcentagens, a fim de verificar o efeito da dopagem destes metais nas propriedades redox da CeO2 e confirmar o mecanismo de reação de síntese de acetona a partir do etanol. Estes catalisadores foram caracterizados por TPR, UV-vis, TPD-etanol, TPD-CO, entre outras técnicas, e a Pt foi o promotor mais promissor para a síntese da acetona. A partir do resultado das caracterizações verificou-se que os catalisadores apresentaram duas espécies de Pt. Uma muito dispersa, para os catalisadores com menor porcentagem de metal impregnada (de 0,005% até 0,02%), onde o comportamento destes catalisadores é similar aos óxidos, mas muito mais ativo. A outra espécie, com porcentagem mais alta (0,2%), deve provavelmente conter partículas de PtO ou Pt0. O catalisador com 0,2% de Pt impregnada apresenta propriedades metálicas. Com isso, o TPD-etanol e o teste catalítico mostraram que estas espécies seguem mecanismos diferentes para a reação de síntese de acetona. A menor porcentagem de metal segue o mecanismo MvK e a maior porcentagem segue o mecanismo de condensação de espécies acetil.