Desenvolvimento de catalisadores heterogêneos hierarquicamente estruturados com estrutura cristalográfica mista para potencial produção de moléculas de alto valor agregado derivadas de biomassa

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Medeiros, Vinicius Litrenta [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Ácido levulínico; Álcool furfurílico; Biomassa; Catálise heterogênea; Delta-Valerolactona; Biomass; Delta-valerolactone; Furfuryl Alcohol; Heterogeneous catalysts; Levulinic acid
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/311505

Neste trabalho visou-se a síntese e caracterização de novos metalossilicatos a base de Cr, Mo, Ni, Sn e V hierarquicamente estruturados, utilizando um polímero surfactante (cloreto de poli(dialildimetilamônio)) como promotor de mesoporos, e a aplicação desses materiais com como catalisadores heterogêneos para a valorização de moléculas derivadas de biomassa. A fim de amplificar a atividade catalítica desses materiais, suas superfícies foram moduladas por impregnação com metais de transição (Cu ou Fe). Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como Adsorção/dessorção de N2, Difração de Raios-X (DRX), Redução Programada em Hidrogênio (H2-TPR), Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES), Microscopias Eletrônica de Transmissão e Varredura (MET e MEV), Dessorção programada de amônia (NH3-TPD) e Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS). Os dados de DRX indicam que novos metalossilicatos foram sintetizados com reflexões não identificadas na literatura, esses dados também indicam que o processo de impregnação foi bem-sucedido. Os dados de análise textural indicam que o cromo e o níquel silicatos sintetizados são materiais mesoporosos (diâmetro médio de poros de 5,4nm e 5,3 nm respectivamente), já os outros três materiais sintetizados apresentaram baixíssima área específica (2,3 m2.g-1 para o molibdênico silicato, 2 m2.g-1 para o estanho silicato e 2,3 m2.g-1 para o vanádio silicato). Os outros dados de caracterização corroboram com esses dados indicando que novos materiais foram produzidos, porém não sendo hierarquicamente estruturados. Os resultados catalíticos para os materiais foram: O cromo silicato sintetizado e impregnado com cobre (10% em massa) apresentou resultado catalítico promissor para a conversão do furfural em álcool furfurílico, gerando 100% de conversão e 86% de seletividade. Esse material também apresentou potencial de reuso, apresentando a eficiência inalterada após três ciclos de reuso. O molibdênio silicato sintetizado quando testado como catalisador para a conversão da frutose em 5-hidroximetilfurfural foi capaz de converter 37% da frutose e gerar o produto desejado com 88% de seletividade. Esse material após ser impregnado com ferro (10% em massa) também apresentou atividade promissora para a conversão do 5-hidroximetilfurfural em ácido levulínico com conversão de 29% e seletividade de 22%. Por sua vez, o níquel silicato produzido também apresentou resultados catalíticos promissores, especialmente para a conversão do álcool furfurílico em álcool tetrahidrofurfurílico, com 100% de conversão e 47% de seletividade. Esse material perdeu 50% de sua eficiência catalítica após três ciclos de reuso nesse sistema. Já o estanho silicato impregnado com cobre (10% em massa) apresentou resultado promissor na conversão do 2-hidroxitetrahidropirano em delta-velerolactona, apresentando conversão de 15% e seletividade de 46%. Por fim, o vanádio silicato produzido e impregnado com ferro (10% em massa) também apresentou resultado relevante para a conversão do 5-hidroximetilfurfural em ácido levulínico com conversão de 18% e seletividade de 51%. Os dados catalíticos indicam que os novos materiais produzidos durante a execução deste trabalho são catalisadores heterogêneos promissores para os sistemas estudados.