Síntese e caracterização de catalisadores de estrutura perovskita baseados em titanatos e zirconatos de estrôncio dopados com potássio para a produção de ésteres etílicos - Potensa, Bruno dos Santos [UNESP] (2025)
Neste trabalho foram sintetizados, pelo Método Pechini, catalisadores de estrutura perovskita baseados em titanatos de estrôncio e zirconatos de estrôncio dopados com potássio, de estequiometria Sr1-xKxTiO3 (STO_K) e Sr1-xKxZrO3 (SZO_K), na qual x variou de 0 a 0,5 mol de potássio. Os materiais sintetizados foram testados como catalisadores heterogêneos em reações de transesterificação etílica para produção de ésteres etílicos (biodiesel) a partir do óleo de soja. Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas: difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), dessorção à temperatura programada de CO2 e NH3 (TPD) e fisissorção de nitrogênio (BET e BJH), espectroscopia de fotoelétrons por raios X (XPS). Os difratogramas de raios X confirmaram a obtenção das fases de SrTiO3 de simetria cúbica, para o material puro e dopados com potássio, bem como a obtenção das fases de SrZrO3 de simetria ortorrômbica, para o material puro e dopado com potássio até x=0,2. Para essa amostra, a partir de x=0,3 foi observado picos referentes à ZrO2. Os espectros de FTIR apresentaram bandas características das ligações metal-oxigênio, na região abaixo de 600 cm-1, para ambos os materiais, STO_K e SZO_K. Os espectros de fotoelétrons por raios X determinou a composição química e os estados eletrônicos dos materiais Sr1-xKxTiO3 e Sr1-xKxZrO3, na qual confirmou-se a dopagem de potássio e a presença de vacâncias de oxigênio. A técnica de TPD-CO2 e TPD-NH3 indicaram a presença de sítios ácidos e básicos em ambos os materiais, indicando um caráter anfótero. Entretanto, a força básica total é maior em comparação à força ácida, aumentando em função da dopagem de potássio. A conversão foi determinada por GC-FID e RMN. Os ésteres etílicos presentes no biodiesel foram identificados por GC-MS. Os melhores catalisadores foram o Sr0,5K0,5TiO3 e Sr0,5K0,5ZrO3, na qual a conversão de óleo de soja em ésteres etílicos foram de 95,5% e 93,3%, respectivamente. O aumento na conversão pode estar relacionado com o aumento da força básica total devido à substituição parcial de cátions Sr2+ por K+ na estrutura perovskita, por um mecanismo bifuncional de ativação eletrofílica e nucleofílica.