Desenvolvimento de material micro-mesoporoso do tipo MCM-22/MCM-41: sítese e caracterização.

A pesquisa no desenvolvimento de estruturas do tipo micro-mesoporosas tem por intuito a obtenção de materiais porosos com características superiores, uma vez que busca unir a ácidez elevada da zeólita MCM-22, com o sistema de mesoporos, da peneira molecular MCM-41, consequentemente melhorar a difusã...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2016
Main Author: FREIRE, Vitória de Andrade. lattes
Orientador/a: Barbosa, Bianca Viana de Sousa. lattes
Banca: BARBOSA, Antonielly Santos., PEREIRA, Kleberson Ricardo de Oliveira.
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Campina Grande
Programa: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
Department: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/297
Citação:FREIRE< Vitória de Andrade. Desenvolvimento de material micro-mesoporoso do tipo MCM22/MCM/41: síntese e caracterização. 2016. 93f. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2016.
Resumo Português:A pesquisa no desenvolvimento de estruturas do tipo micro-mesoporosas tem por intuito a obtenção de materiais porosos com características superiores, uma vez que busca unir a ácidez elevada da zeólita MCM-22, com o sistema de mesoporos, da peneira molecular MCM-41, consequentemente melhorar a difusão de moléculas volumosas. Nesta pesquisa foram sintetizadas as seguintes estruturas porosas: Inicialmente foi obtido o percussor lamelar MCM22-(P) com razão molar SiO2\Al2O3 = 30 e ativada para obter sua forma zeólítica MCM-22 a 550 0C por 5 horas. Em seguida, foi realizada a síntese do material micro-mesoporoso do tipo MCM-22/MCM-41, tratando 2 g da zeólita MCM-22, com uma solução de 25 mL de brometo de cetiltrimetilamônio (CTABr) a 10 % em massa, onde o material permaneceu em estufa a 1100C por 7 dias. Com o intuito de obter um novo material com melhor organização estrutural, utilizou-se a MCM-22 nas seguintes proporções (5%, 10% e 15%), permanecendo em estufa a 300C por 24 horas, sendo ativado em corrente de ar por 5500C por 5 horas. Os resultados das caracterizações de difratometria de raios-X, evidenciaram a formação do precursor MCM-22 (P) e sua forma zeólítica MCM22, com os picos da topologia MWW. A curvas obtidas por meio da análise termogravimétrica (TG/DrTG), demostraram as perdas de massa da água e demais adsorvatos. As micrografias (MEV), apresentou formato toroidal com depreciamento na região central para a MCM-22. Por meio dos resultados de adsorção física de N2, verifica-se que as zeólitas MCM-22, com isotermas do tipo I e loop de histerese do tipo H4. A partir dos difratogramas de raios - X para os materiais micro-mesoporosos foi possível observar a formação das estruturas porosas, com a identificação dos picos de reflexão pertinentes a fase microporosa da MCM-22 e da peneira molecular MCM-41, coexistindo em uma única fase estrutural. As imagens obtidas por MEV, detectam a formação de aglomerados de partículas da fase mesoporosa sendo constituída em torno da fase microporosa. A análise textural mostraram uma diminuição do volume de microporos e um aumento do volume de mesoporos, com isotermas do tipo IV e histereses 2. Demonstrando assim que as caracterizações foram eficazes na elucidação das estruturas porosas. Foi possível obter os materiais micromesoporosos para ambas as metodologias adotadas, sendo o teor de 5% de zeólita MCM-22 a melhor condição de síntese para obtenção desse novo material.
The research on the development of micro-mesoporous structures has the purpose of obtaining porous materials with superior characteristics, once it seeks to join the high acidity of MCM-22 zeolite with the mesoporous system of MCM41 molecular sieve, consequently improving the diffusion of bulky molecules. In this research, the following porous structures were synthesized: Initially, the MCM-22-(P) lamellar precursor was obtained with molar ratio of SiO2\Al2O3 = 30 and was activated to obtain its MCM-22 zeolite form at 550 °C for 5 hours. Then, MCM-22/MCM-41 micro-mesoporous material was synthesized by treating 2 g of MCM-22 zeolite with a solution of 25 mL of 10% wt cetyltrimethylammonium bromide (CTABr), where the material remained in an incubator at 110 °C for 7 days. In order to obtain a new material with better structural organization, the MCM-22 was used in the following proportions (5%, 10% and 15%), remaining in an incubator at 30 °C for 24 hours, being activated in air stream at 550 °C for 5 hours. The results of the X-ray diffraction characterization demonstrated the MCM-22 (P) precursor formation and its MCM-22 zeolite form, with MWW topology peaks. The curves obtained by means of the thermogravimetric analysis (TG/DrTG), showed the losses of water mass and other adsorbates. The micrographs (SEM) presented toroidal format with depreciation in the central region for MCM-22. By means of the results of physical adsorption of N2, it was verified for MCM-22 zeolites: type I isotherms and hysteresis loops of type-IV. From the X-ray diffractograms for the micro-mesoporous materials, it was possible to observe the formation of the porous structures, with the identification of the reflection peaks pertinent to the microporous phase of MCM-22 and the MCM-41 molecular sieve, coexisting in a single structural phase. The SEM images detected the formation of particle agglomerates of the mesoporous phase being constituted around the microporous phase. The textural analysis showed a decrease in the volume of micropores and an increase in the volume of mesopores, with type IV isotherms and hysteresis loops of type-II. Thus demonstrating that the characterizations were effective in elucidating the porous structures. It was possible to obtain the micro-mesoporous materials for both methodologies, being the 5% content of MCM-22 zeolite the best synthesis condition to obtain this new material.