Síntese de zeólitas empregando cátions amônio e imidazólio inéditos visando a conversão de CO2 a carbonatos cíclicos - Hilário, Andressa Vieira (2024)
As zeólitas são sólidos cristalinos formados pela união de tetraedros TO4 em um ambiente hidrotermal, onde T representa, normalmente, silício e alumínio, mas também pode incluir outros heteroátomos. Elas são amplamente utilizadas como catalisadores industriais, além de atuarem como excelentes adsorventes, trocadores iônicos e peneiras moleculares. Suas características, como forte acidez, elevada área superficial, estabilidade hidrotérmica e estrutura bem definida, tornam esses materiais objetos de constante pesquisa voltados ao aprimoramento e desenvolvimento de zeólitas com características específicas. Apesar dos avanços no entendimento das variáveis que influenciam a orientação de uma estrutura zeolítica específica, a síntese de novas zeólitas ainda se baseia, em grande parte, na tentativa e erro. Nesse contexto, o presente trabalho se dedicou à síntese de zeólitas, avaliando a influência de diferentes fatores no direcionamento da estrutura. Foram utilizados quatro agentes direcionadores de estrutura dicatiônicos: dois baseados em cátions amônio e dois em cátions imidazólio. Destes, dois são inéditos na síntese de zeólitas. Os cátions, sintetizados como sais contendo Br- e Cl- como contra-íons, foram submetidos a troca iônica para substituição desses ânions por OH-. Géis de síntese foram preparados com diferentes composições (Si, Al, Ti, Ge e Zr) e concentrações (H2O/Si = 5, 10 e 15), em pH neutro (meio fluorídrico) e/ou básico (meio OH-), e submetidos a diferentes tempos de síntese a 150 °C, em estufa com ou sem agitação. Como resultado, foram obtidas as zeólitas MTW, *STO, BEC, UWY, CHA, AFX, entre outras. Foram aplicadas técnicas de caracterização, como DRX, análise elementar de CHN, RMN, adsorção/dessorção de N2 e CO2, TGA/DTG, MEV e MET. Os quatro agentes direcionadores contendo Br- e Cl- como contra-íons foram avaliados como catalisadores para a cicloadição de CO2 a óxido de propileno, visando à obtenção de carbonato de propileno, resultando em rendimentos de até 99,7% e seletividade de 100%. As zeólitas MTW e *STO também foram testadas com a adição de ZnBr2 como co-catalisador, sendo que a zeólita *STO apresentou 83% de rendimento e 91,7% de seletividade. As condições reacionais ainda precisam ser otimizadas.