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Título: Nanopartículas de ródio suportadas em carvão ativado como catalisadores para reações de oxidação
Autor(es): Vieira, Tales Giuliano
Orientador: Guerreiro, Mário César
Membro da banca: Gonçalves, Maraísa
Membro da banca: Nunes, Cleiton Antonio
Membro da banca: Albuquerque, Luiz Roberto Marques
Membro da banca: Zacaroni, Lidiany Mendonça
Assunto: Nanopartículas
Ródio
Catálise heterogênea
Oxidação
Nanoparticles
Rhodium
Heterogeneous catalysis
Oxidation
Data de Defesa: 10-Jul-2015
Data de publicação: 13-Nov-2015
Referência: VIEIRA, T. G. Nanopartículas de ródio suportadas em carvão ativado como catalisadores para reações de oxidação. 2015. 107 p. Tese (Doutorado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2015.
Resumo: Foram preparados catalisadores nanoparticulados de ródio (Rh) suportados em carvão ativado, sendo seus potenciais catalíticos avaliados em reações de oxidação. Os dados de caraterização por microscopia eletrônica de transmissão para o material não calcinado (CA-Rh) e para o catalisador submetido a tratamento térmico (CA-Rh-c) mostraram presença de nanopartículas de Rh com diâmetro aproximado de 2,4 nm, distribuídas pela superfície do suporte. Os resultados por difração de raios x e microscopia eletrônica de varredura também apontaram presença de Rh em escala nanométrica. A atividade catalítica dos materiais foi avaliada mediante decomposição do peróxido de hidrogênio em pH alcalino com presença de azul de metileno no meio aquoso, sugerindo um mecanismo de oxidação via radicalar das espécies orgânicas. Avaliou-se, ainda, o reuso do catalisador após diversos ciclos, obtendo-se cerca de 30% de decomposição de azul de metileno após o 10° ciclo de reação. A oxidação do azul de metileno e do glicerol foi acompanhada mediante análise por espectrometria de massas com ionização por electrospray, não sendo identificados intermediários de reações, sugerindo uma mineralização das substâncias orgânicas ou uma possível adsorção seletiva de produtos de oxidação. Os catalisadores CA-Rh e CA-Rh-c foram utilizados, ainda, em estudos de oxidação do ciclo-hexeno em presença de peróxido de hidrogênio, conseguindo-se uma seletividade de 73,7% para o álcool alílico correspondente e uma conversão do alceno próxima a 58%. Identificaram-se, ainda, produtos de oxidação menos abundantes, como o epóxido correspondente ou, ainda, o álcool vinílico. As abundâncias dos produtos identificados estão coerentes com o mecanismo radicalar proposto, baseando-se na estabilidade dos radicais carbônicos formados. A oxidação do limoneno foi também estudada no presente trabalho, conseguindo-se uma conversão de 47,2% do terpeno em presença do catalisador CA-Rh e peróxido de hidrogênio. De maneira análoga, vários produtos de oxidação foram identificados, com destaque para a substância linalol, com cerca de 46% de seletividade.
Abstract: In this work was prepared catalysts containing nanoparticle rhodium (Rh) supported on activated carbon and their potential tested in catalytic oxidation reactions. The characterization data for transmission electron microscopy for not calcined material (CA-Rh) and the catalyst subjected to heat treatment (CA-Rh-c) showed the presence of Rh nanoparticles with diameter of about 2.4 nm distributed by the support surface. Analyzes per X-ray diffraction and scanning electron microscopy also showed the presence of Rh at the nanoscale. The catalytic activity of the materials was evaluated by decomposition at alkaline pH with hydrogen peroxide in presence of methylene blue in aqueous medium, suggesting a mechanism the radical oxidation of organic species. Was also evaluated the reuse of the catalyst after several cycles, yielding about 30% of methylene blue decomposition reaction after the 10th cycle. The oxidation of Methylene Blue was followed by analysis by mass spectrometry with electrospray ionization, not being identified intermediate reactions, suggesting a mineralization of organic substances or a possible selective adsorption of oxidation products. The catalysts were also used in studies of oxidation of cyclohexene in the presence of hydrogen peroxide affording a 73.7% selectivity to the corresponding allylic alcohol and alkene conversion close to 58% . Was identified further oxidation products less abundant as the corresponding epoxide or vinyl alcohol. The abundances of the products identified are consistent with the proposed radical mechanism based on the stability of the formed carbonaceous radicals. Oxidation of limonene was also studied in the present work achieving a 47.20% conversion of the terpene in the presence of CA-Rh catalyst and hydrogen peroxide. Similarly, several oxidation products were identified, highlighting the substance linalool, with about 46% selectivity. In both cases the formed products were identified by gas chromatography and mass spectrometry.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/10588
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
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