Acidity of 2D lamellar aluminosilicates in the presence and absence of water

Autor(es)

Paulla Beatriz França de Sousa

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2024-11-07

Membros da banca

Heloise de Oliveira Pastore; Marco André Fraga; Paulo Cesar de Sousa Filho; Jean Marcel Ribeiro Gallo

• Orientador: Heloise de Oliveira Pastore

Resumo

Além dos silicatos lamelares serem conhecidos como excelentes trocadores iônicos, a substituição isomórfica (IS) do Si4+ por um átomo-T3+ na estrutura confere propriedades ácidas. Assim, esses materiais podem ser aplicados em processos catalíticos que demandem acessibilidade aos sítios ácidos por moléculas volumosas. Sabe-se que os sítios de alumínio estrutural (sítios AlTd - (SiO4)4Al) com acidez de Brönsted (BAS) nos materiais H-[Al]-RUB-18 foram ativos na desidratação do etanol. Porém, a acidez dos sítios de alumínio parcialmente-estruturais (sítios AlOh ou aluminol - (SiO4)3Al-(OH)(H2O)2) não é completamente conhecida. as propriedades ácidas dos sítios aluminol presente no RUB-18 foram elucidadas utilizando a técnica espectroscópica de caracterização das propriedades ácidas, 31P-NMR do óxido de trimetilfosfina (TMPO) adsorvido, em conjunto com testes catalíticos na presença e ausência de água. Os catalisadores lamelares não-semeados e semeados foram sintetizados com razões molares nominais Si/Al iguais a 8, 15, 30, 60, e caracterizados por DRX, FRX, 29Si- e 27Al-RMN. Os valores das razões das espécies de Si4+ (Q3/Q4) nos materiais lamelares Na-[Al]-RUB-18 indicam defeitos estruturais devido a uma grande presença de grupos silanol, influenciando no processo de IS com a incorporação de espécies de AlTd/AlOh em diferentes proporções na estrutura. Com isto, a análise espectroscópica indicou que os sinais 31P resultam de TMPO adsorvido na superfície das lamelas, nos sítios silanol/aluminol e nos sítios ácidos de Brönsted. O grau de cristalinidade da estrutura, a quantidade e as espécies de alumínio presentes na estrutura, e a variação da concentração de TMPO nas análises na presença e na ausência de água conduziram a alterações nas ressonâncias 31P. Dois sinais de ressonância na região de sítios ácidos de Brönsted foram atribuídos às espécies de AlTd e AlOh. Uma correlação clara entre a capacidade de adsorção dos sítios ativos e as intensidades dos picos na região de BAS prova a influência da água no processo de adsorção. O nosso estudo traz evidências adicionais de que as espécies (SiO4)4Al and (SiO4)3Al-(OH)(H2O)2 desempenharam um papel crucial nas reações de conversão derivados de biomassa. A identificação do levulinato de etila como produto final na alcoólise do álcool furfurílico é indicativo da sua formação apenas em BAS de força média. Para as reações-modelo de conversão da di-hidroxiacetona e piruvaldeído, foi revelada a atividade simultânea dos sítios ácidos de Brönsted/Lewis, com a possibilidade dos sítios aluminol atuarem como LAS. O presente estudo esclarece as caraterísticas de acidez dos sítios aluminol no material lamelar RUB-18 e chama a atenção para a avaliação desses parâmetros nos catalisadores sólidos em fase aquosa (AU)

• Processo FAPESP: 22/05743-0 - Acidez de aluminossilicatos lamelares 2D na presença e na ausência de água
• Beneficiário: Paulla Beatriz França de Sousa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado