Domínios nano/micrométricos em um mesmo suporte : estratégias para geração de catalisadores suportados - Moreno Ruiz, Yolice Patricia (2016)
Sílicas mistas estruturadas, incluídas funcionalizadas e híbridas, foram preparadas pelo crescimento de nanopartículas de sílicas esféricas sobre uma superfície micrométrica mesoporosa, Sylopol-948 (Grace) via processo sol-gel hidrolítico em meio básico (NH4OH) empregando seis rotas diferentes. As concentrações molares de alguns reagentes, tais como Tetraetilortoxisilicato, SiCl4, Octadecilamina, Tween-80, Pluronic- L31 e Rodamina B, foram estudados em três níveis diferentes. As nanopartículas e as sílicas mistas estruturadas foram empregadas como suportes catalíticos em três aplicações: polimerização de etileno, fotodegradação da Rodamina B (RhB) e fotogeração de hidrogênio. Os precursores dos catalisadores utilizados para as reações de polimerização foi (nBuCp)2ZrCl2 e para fotocatálise, TiO2 (P25) e TiCl4. O desempenho dos sistemas catalíticos heterogêneos resultantes foi comparado com os catalisadores comerciais (nBuCp)2ZrCl2 e P25, conforme a sua aplicação. As atividades catalíticas dos catalisadores suportados foram influenciadas por: (i) características texturais (diâmetro do poro e a área específica); (ii) estrutura organizacional das partículas (tamanho e a natureza fractal dos clusters), e (iii) presença de grupos funcionais. Por exemplo, os domínios nanométricos no suporte micrométrico comercial e a presença de copolímeros em bloco provenientes do Tween-80 favoreceram o desempenho dos catalisadores mistos híbridos estruturados, atingindo uma produtividade de 12.700 kgPE.molZr.hr-1 nas reações de polimerização, onze vezes (11×) superior ao catalisador homogêneo e 5 vezes melhor que o metaloceno heterogêneo imobilizado sobre Sylopol-948 (2.340 kgPE.molZr-1.hr-1). Os sistemas fotocatalíticos preparados neste estudo atingiram atividade de 45% e 68% na fotodegradação da RhB sobre radiação de luz visível e UV, respectivamente, valores superiores ao TiO2 (12,3% e 82%, respectivamente) sob radiação visível. Entretanto, o desempenho deles como fotocatalisadores para geração de H2 foi muito superior (11,200 μmol H2.μmol Ti-1.hr-1) em comparação ao catalisador comercial TiO2, 0,012 μmol H2.μmol Ti-1.hr-1. As vantagens desses sistemas catalíticos resultantes com domínios nanométricos e micrométricos são: (i) os catalisadores não precisaram ser dopados com nenhum outro metal e tampouco de técnicas de síntese mais complexas reportadas na literatura; (ii) podem ser reutilizados; (iii) proporcionam melhor adsorção e interação entre os sítios ativos e os reagentes alvo; (iv) pouca quantidade de TiO2 é necessário para atingir atividade fotocatalítica elevada.