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Title in Portuguese: Estudo das propriedades físicas e químicas de esferas compostas de SiO2-Al2O3, sintetizadas pelo método híbrido empregando-se os polímeros quitosana e pva (álcool polivinílico).
Title: Study of the Physical and Chemical Properties of SiO2-Al2O3 Spheres, Synthesized by the Hybrid Method Using the Polymers Chitosan and Poly-vinylalcohol (PVA)
Author: Barros, Helenilson de Oliveira
Advisor(s): Valentini, Antoninho
Keywords: Quitosana
Esferas SiO2-Al2O3
Álcool Polivinílico
Issue Date: 2018
Citation: BARROS, H. O. (2018)
Abstract in Portuguese: A ciência dos materiais proporciona o estudo e o entendimento das propriedades dos materiais e seu uso nas mais diversas necessidades da nossa sociedade. Hoje em dia percebe-se a grande necessidade de fontes de energia limpa em substituição aos combustíveis fosseis, desta forma observa-se uma grande quantidade de trabalhos científicos voltados para essa finalidade. É reportado o desenvolvimento de materiais pelos mais diversos métodos de síntese, o que ocasiona materiais com propriedades distintas e extremamente interessantes a catálise. Uma importante classe de materiais aplicada na produção de energia limpa com o auxilio de catalizadores são os aluminossilicatos, esses materiais apresentam sítios ácidos que são importantíssimos nas reações de desidratação e craqueamento, além de proporcionar alta área superficial. Desta forma, foram sintetizadas esferas compostas pelos óxidos de alumínio e silício, utilizando o polímero quitosana como direcionador de estrutura e porosidade. Foi estudada a influência da substituição parcial da massa de quitosana por álcool polivinílico em relação às propriedades morfológicas das esferas. Adicionalmente, foi estudado o efeito da presença de silicato de sódio sobre as propriedades ácidas e morfológicas do meio de envelhecimento das esferas. Para tal, empregou-se diferentes soluções alcalinas (NH4OH ou Na2SiO3). A fim de avaliar o comportamento do material sintetizado como suporte catalítico o mesmo foi impregnado com óxido de ferro. Obtendo-se um material com grandes possibilidades de aplicação em diversas reações. As amostras foram caracterizadas com diferentes técnicas, como: (XRF) Florescência de Raio-X, (XRD) Difração de Raio-X, Isoterma de Adsorção e Dessorção de N2, Espectroscopia de Infravermelho (IR), Dessorção de CO2 em Temperatura Programada (TPD-CO2), Isoterma de Adsorção de Piridina, Análise Termogravimétrica (TG), Análise termogravimétrica Diferencial (DTA) e teste catalítico de desidratação de etanol. A substituição da quitosana (Qts) por álcool polivinílico (PVA) promove mudanças significativas na área superficial e volume de poros. Efeito similar foi observado, ao ser utilizada solução de Na2SiO3. Os difratogramas das amostras apresentam características amorfas, mesmo após calcinação a 600oC. A reação de desidratação do etanol foi utilizada com a finalidade de analisar a acidez do material. Foi observado que a conversão é afetada pela progressiva diminuição da área superficial. A seletividade majoritária observada foi a dietil éter; porém a seletividade ao produto eteno aumenta com a substituição do polímero Qts por PVA, o que promove uma maior acidez nas amostras.
Abstract: The science of materials provides the study and understanding of the properties of materials and their use in the most diverse needs of our society. Nowadays it is perceived the great need of sources of clean energy in substitution to the fossil fuels, in this way a great quantity of scientific works directed for this purpose is observed. It is reported the development of materials by the most diverse methods of synthesis, which causes materials with distinct properties and extremely interesting catalysis. An important class of materials applied in the production of clean energy with the aid of catalysts are the aluminosilicates, these materials present acidic sites that are very important in the reactions of dehydration and cracking, besides providing high surface area. In this way, spheres composed of aluminum and silicon oxides were synthesized using the chitosan polymer as a structure and porosity conductor. The influence of the partial replacement of the chitosan mass with polyvinyl alcohol in relation to the morphological properties of the spheres was studied. Additionally, the effect of the presence of sodium silicate on the acid and morphological properties of the aging medium of the spheres was studied. For this, different alkaline solutions (NH4OH or Na2SiO3) were used. In order to evaluate the behavior of the material synthesized as catalytic support, it was impregnated with iron oxide. Obtaining a material with great possibilities of application in diverse reactions. The samples were characterized with different techniques, such as: (XRF) X-ray fluorescence, (XRD) X-ray diffraction, adsorption isotherm and N2 desorption, Infrared Spectroscopy (IR), CO2 Desorption at Programmed Temperature TPD-CO2), Pyridine Adsorption Isotherm, Thermogravimetric Analysis (TG), Differential Thermogravimetric Analysis (DTA) and catalytic test for ethanol dehydration. The replacement of chitosan (Qts) by polyvinyl alcohol (PVA) promotes significant changes in surface area and pore volume. A similar effect was observed when Na2SiO3 solution was used. The diffractograms of the samples have amorphous characteristics, even after calcination at 600oC. The ethanol dehydration reaction was used for the purpose of analyzing the acidity of the material. It was observed that the conversion is affected by the progressive decrease of the surface area. The major selectivity observed was diethyl ether; but the selectivity to the ethylene product increases with the replacement of the Qts polymer with PVA, which promotes a higher acidity in the samples.
Description: BARROS, Helenilson de Oliveira. Estudo das propriedades físicas e químicas de esferas compostas de SiO2-Al2O3, sintetizadas pelo método híbrido empregando-se os polímeros quitosana e pva (álcool polivinílico). 2018. 62 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35377
metadata.dc.type: Dissertação
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