Desenvolvimento de catalisadores modificados com Sn suportado em materiais à base de sílica, do tipo Magadiíta, para conversão de biomassa em potenciais produtos químicos de interesse industrial

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Santos, Tiago Gomes dos
• Orientador(a): Meneghetti, Simoni Margareti Plentz
• Banca de defesa: Suarez, Paulo Anselmo Ziani , Dornellas, Camila Braga , Bortoluzi, Janaina Heberle
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Alagoas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Conversão de biomassa; Síntese hidrotérmica; Catálise ácida; Estanossilicatos; Biomass conversion; Hydrothermal synthesis; Acid catalysis; Tin-silicate
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7824

As magadiítas constituem uma classe importante de silicatos lamelares, nas quais as cargas negativas podem ser compensadas por Na+ ou H+ localizadas nos espaços interlamelares, resultando em aglomerados esféricos. A introdução de espécies catiônicas no espaçamento interlamelar ou nas camadas de silicato desempenha um papel importante na modulação das propriedades desses materiais. Neste trabalho, os estanossilicatos foram sintetizados hidrotermicamente através da substituição isomórfica de Si por Sn na estrutura da magadiíta usando duas fontes diferentes de Sn (Na2SnO3 e SnCl4·5H2O) para investigar a influência da natureza do precursor sobre as características do material final, assim como, analisar a estrutura-atividade nas reações de conversão da ᴅ-frutose. Amostras sintetizadas com diferentes proporções molares Sn/Si foram caracterizadas por várias técnicas, e independentemente da fonte Sn utilizada, os resultados confirmaram a presença de espécies tetraédricas SnO4 nas lamelas dos S(x)Sn-Mag e C(x)Sn-Mag, gerando materiais altamente cristalinos que exibiram acidez de Lewis fraca a moderada, estáveis a 300 °C e hidrofobicidade. Além disso, é importante destacar que é trivial o uso do SnCl4·5H2O como fonte de estanho na síntese de materiais à base de sílica, e para o nosso conhecimento, este estudo é o primeiro a usar o precursor Na2SnO3 como uma fonte de Sn promissora e barata na síntese de magadiítas, liderando materiais com alta cristalinidade, mas com diferenças morfológicas do tipo couveflor. Com relação ao estudo catalítico desses materiais, apresentaram capacidade de converter a ᴅ-frutose em meio aquoso com alta atividade e seletividade produzindo um espectro de diferentes produtos de importância industrial, inclusive a formação de 5-HMF e ácido lático, que estão entre as 12 moléculas mais promissoras derivadas de açúcares. Especificamente, os sistemas catalíticos alcançaram uma conversão de até 89 % em 6 h e rendimento de ≤70 % em 2 h de reação a 150 °C. No geral, os catalisadores com Sn se mostraram preferidos para as reações de fragmentação retro-aldólica, principalmente a piruvaldeído e ácido lático, alcançando seletividade máxima de 38 e 27 % a 150 °C, respectivamente. No entanto, observou-se um decaimento na formação de compostos carbonílicos pela via retro-aldólica com o aumento da razão Sn/Si, o que fez seguir vias alternativas de reação. Contudo, os dados apresentados neste estudo comprovaram que a catálise heterogênea pode desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento de processos verdes, com menores gastos energéticos e gerando seletivamente produtos de alto valor agregado a partir de derivados da biomassa. Ao mesmo tempo, podem fortalecer e ampliar o uso de fontes renováveis para obtenção de insumos químicos e de energia, visando consolidar um segmento industrial sustentável.