Desenvolvimento de um catalisador de ouro e paládio e o impacto da calcinação na oxidação seletiva do álcool benzílico

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Guerra, Miguel Ramón Infante
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Benzyl alcohol oxidation; Bimetallic catalysts; Catalisadores bimetálicos; Gold; Ouro; Oxidação do álcool benzílico; Paládio; Palladium
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-07112023-152950/

Nos dias atuais, a catálise heterogênea baseada em materiais de ouro é uma das áreas mais estudadas e promissoras para efetuar diversos tipos de transformações químicas, com especial relevância para as reações de oxidação. Neste sentido diversas estratégias têm sido utilizadas para potenciar o uso de ouro na catálise. Adição de outro metal ao ouro tem sido uma das melhores estratégias para aprimorar o desempenho e aplicação do ouro na catálise. De toda a ampla gama de catalisadores bimetálicos produzidos, os de ouro-paládio têm mostrado excelentes resultados, nomeadamente nas reações de oxidação. Por outro lado, o álcool benzílico é um substrato muito comum utilizado para estudar oxidações seletivas catalisadas por catalisadores heterogêneos à base de ouro, pois permite realizar diferentes estudos fundamentais para avaliar as propriedades catalíticas de diferentes materiais antes da sua aplicação a sistemas mais complexos. No presente trabalho se estudou o desenvolvimento de um catalisador bimetálico baseado em nanopartículas de ouro e paládio para proceder à oxidação sustentável do álcool benzílico. Deste modo, foi feita a síntese do catalisador AuPd/SiO2 mediante o método de imobilização da solução coloidal e utilizada a calcinação como procedimento de remoção dos agentes estabilizadores utilizados na síntese do material. Através deste método foi possível obter nanopartículas bimetálicas com uma relação molar Au-Pd1,2 e com tamanhos médios compreendidos entre 17 nm e 21 nm respectivamente, para o catalisador não calcinado, e calcinado a 562 °C. O catalisador calcinado apresentou uma menor área superficial, 232 m2/g e um menor volume de poro 0,58 cm3/g, quando comparado com o catalisador não calcinado (369 m2/g e 0,77 cm3/g). Os estudos de DRX mostraram que a calcinação alterou a estrutura do catalisador, favorecendo a formação da liga Au-Pd e formando o PdO, o qual desapareceu mediante o tratamento com H2. Além disso, os nossos resultados demonstraram que o catalisador calcinado a 562 °C e pré-reduzido com H2 permitia obter uma seletividade de 91 % para benzaldeído. Por outro lado, os estudos de cinética também confirmaram o melhor desempenho do catalisador calcinado e pré-reduzido, evidenciando um rendimento superior nas primeiras 4 horas de reação. Estes estudos permitiram ainda a determinação da ordem de reação (1,09) e da constante cinética da reação (1,69x10-2 h-1). O planejamento experimental, realizado para avaliar o impacto das temperaturas de calcinação e de reação na oxidação do álcool benzílico, demonstrou que o aumento na temperatura de reação produz um maior impacto na performance catalítica do Au-Pd/SiO2. Neste caso, o aumento de temperatura foi responsável pelo aumento da conversão. No entanto, a seletividade para o benzaldeído diminuiu durante esse aumento. Como conclusão, podemos dizer que, embora a temperatura de reação seja o fator mais decisivo no desenvolvimento catalítico de nosso sistema, as mudanças feitas no catalisador Au-Pd/SiO2 como a calcinação e a pré-redução com H2, melhoram seu desempenho para oxidação do álcool benzílico em condições livres de solvente.