Conversão catalítica de metanol assistida por óxido nitroso (N2O) sobre catalisadores ácidos e básicos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Santos, Oséas Silva
• Orientador(a): Andrade, Heloysa Martins Carvalho
• Banca de defesa: Fiuza Júnior, Raildo Alves, Fernandes, Valéria Cristina, Brito, Suzana Modesto de Oliveira, Alves, Carine Tondo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Bahia; Instituto de Química
• Programa de Pós-Graduação: em Química
• País: brasil
• Palavras-chave em Português: Óxido nitroso; Metanol; Oxidação; Desidratação; Formaldeído; Agentes oxidantes; Catálise; Dimetil Éter; Nitrous oxide; Methanol; Oxidation; Dehydration; Formaldehyde; Dimethyl ether; Oxidizing agents; Catalysis
• Área do conhecimento CNPq: Ciências Exatas e da Terra; Química
• Link de acesso: http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/33950

O óxido nitroso (N2O), um poluente que contribui para o efeito estufa e à depleção da camada de ozônio, é um dos principais protagonistas, juntamente com o metanol, neste estudo. Neste sentido, este trabalho foi desenvolvido para valorizar o óxido nitroso como agente oxidante em reações básicas e ácidas usando o metanol para obtenção de formaldeído e dimetil éter, respectivamente. Na catálise básica os catalisadores de óxidos de cobalto derivados de hidróxidos duplos lamelares foram usados como catalisadores para a conversão de metanol em formaldeído na presença de óxido nitroso. Os catalisadores foram caracterizados por diversas técnicas. Os resultados de teste apresentaram 100% de conversão de metanol e 91% de rendimento ao formaldeído que foram obtidos simultaneamente com 100% de conversão de N2O a 440 ºC sobre um catalisador de óxido misto de Co, Mg e Al. Maiores rendimentos de hidrogênio e menores rendimentos de CO e CO2 foram obtidos do que quando o ar foi usado como agente oxidante, sob as mesmas condições. Em outro momento, como forma de estudo complementar, estes mesmos catalisadores óxidos foram preparados inserindo cério pelo método da coprecipitação. Neste estudo, óxidos dopados com cobalto e cério foram caracterizados e testados na oxidação catalítica seletiva de metanol assistida por N2O. Obteve se 100% de conversão do metanol, 100% de conversão de N2O e 91 % de rendimento em formaldeído sobre o catalisador CoMgAl. Os catalisadores contendo cério foram mais ativos na conversão de N2O em temperaturas mais baixas (350 – 400 ºC), mas apresentaram menores rendimentos em formaldeído, devido ao aumento da formação de produtos de oxidação (CO e CO2). Em geral, na reação básica com os óxidos derivados de HDLs sugerem que a reação ocorre com uma combinação de redox e sitios catalíticos básicos. Em contrapartida, na catálise ácida foram usados catalisadores ácidos H-ZSM-5 e Co-ZMS-5 para a reação de desidratação do metanol a dimetil éter (DME) assistida por N2O. Durante este estudo, obteve-se alta conversão de metanol (78 %) e rendimento e seletividade a DME de 70 e 90 %, respectivamente, a 300 °C. Durante o teste de estabilidade o catalisador Co-ZSM-5 se mostrou estável termicamente e cataliticamente na reação N2O/CH3OH (1:3) com baixa geração de polioximetileno dimetil éteres (POMEs) (< 10 %). O N2O atua na remoção dos depósitos de carbono evitando o coqueamento intensivo do catalisador ácido. Por outro lado, a formação de espécies de oxigênio superficiais devidos a decomposição N2O gerou um maior número de sítios básicos (ou densidade de carga) moderados, contribuindo para a formação seletiva do DME. O N2O pode ser empregado como agente oxidante em processos industriais de importância econômica, tais como assistir na reação de oxidação seletiva de metanol a formaldeído ou na reação de desidratação do metanol a dimetil éter.