Preparação de zeólitas mordenita com estrutura hierárquica de poros - Grecco, Saulo de Tarso Figueiredo (2013)
As restrições difusionais aos reagentes, causadas pelos microporos, limitam o uso das zeólitas no processamento de moléculas pesadas. Isto demanda o desenvolvimento de materiais que combinem as propriedades de zeólitas com as de materiais mesoporosos. Um número significativo de procedimentos experimentais, pré ou pós síntese, vem sendo sugerido para a obtenção de zeólitas hierarquicamente estruturadas. As metodologias de síntese mais bem sucedidas envolvem o uso de agentes geradores de mesoporosidade (agentes orgânicos e nanopartículas) ou nanomoldes (moldagem em nanoespaços), que geram sólidos com mesoporosidade intracristalina com uma estreita distribuição de tamanho de poros; isto resulta em sólidos contendo mesoporos, além dos microporos intrínsecos das zeólitas. Entretanto, ainda não existem estudos sistemáticos, que permitam estabelecer o efeito das variáveis de preparação sobre as características dos sólidos finais. A fim de superar essa dificuldade, neste trabalho foi estudado o efeito do tempo e da temperatura de cristalização do gel de síntese sobre as características de materiais baseados em mordenita com estrutura hierárquica de poros. Na preparação das amostras, adicionou-se um organossilano gerador de mesoporosidade (TPOAC, cloreto de [3- (trimetoxissilil)propil]octadecildimetilamônio), ao gel de síntese da mordenita, que foi cristalizado por diferentes períodos e em distintas temperaturas. Os sólidos obtidos foram submetidos à troca iônica com cloreto de amônio e posterior calcinação, de modo a obter a forma ácida do material. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, análise textural por adsorção de nitrogênio, ressonância magnética nuclear de 29Si e de 27Al, microscopia eletrônica de varredura e medidas de acidez por dessorção de amônia à temperatura programada. Observou-se que a formação da mordenita contendo mesoporos é influenciada pelo tempo e temperatura de cristalização do gel da zeólita. O emprego de tempos relativamente curtos ou baixas temperaturas favorece a formação de um sólido amorfo, enquanto longos tempos ou elevadas temperaturas favorecem a formação de mesoporos intracristalinos na mordenita. Por outro lado, tempos e temperaturas intermediárias favoreceram a formação da mordenita com uma estrutura hierárquica de poros e mesoporos desordenados. O aumento da cristalinidade da mordenita acarreta uma diminuição na área e no volume de mesoporos, mas promove um acréscimo na área e no volume de microporos. A área externa também tende a diminuir devido ao aumento do tamanho do cristal da mordenita em função da cristalinidade. Os sólidos obtidos foram susceptíveis à desaluminação durante a etapa de calcinação. A extensão da desaluminação diminuiu com o aumento do tempo ou da temperatura de cristalização, devido à inserção dos átomos de alumínio na rede da zeólita em formação. Porém, em tempos de cristalização longos e temperaturas altas, pode ocorrer a redispersão dos átomos de alumínio. Todos os sólidos apresentaram elevada acidez que aumentou com a cristalinidade. Entretanto, nas amostras preparadas em tempos curtos e temperaturas baixas, a maioria dos sítios apresentou força ácida moderada, enquanto aquelas obtidas em tempos longos e temperaturas altas apresentaram maior quantidade de sítios ácidos fortes.