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Tipo: Tese
Título: KIT-6 como catalisador na síntese de polióis: um estudo utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta
Título em inglês: KIT-6 as a catalyst in polyol synthesis: a study using response surface methodology
Autor(es): Oliveira, André Luis Lima de
Orientador: Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva
Coorientador: Uchoa, Antônia Flávia Justino
Palavras-chave em português: Biolubrificantes;KIT-6;Esterificação;Otimização
Palavras-chave em inglês: Biolubricants;KIT-6;Esterification;Optimization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: OLIVEIRA, André Luis Lima de. KIT-6 como catalisador na síntese de polióis: um estudo utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta. 2025. 92 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025
Resumo: A crescente demanda por alternativas sustentáveis tem impulsionado o uso de materiais renováveis em diversos setores industriais. Nesse contexto, este trabalho sugeriu uma rota inovadora para a síntese de biolubrificantes a partir do ácido oleico e do trimetilolpropano (TMP), utilizando a sílica mesoporosa KIT-6 como catalisador heterogêneo. O KIT-6 foi funcionalizado com zircônio e grupos sulfatos para melhorar sua atividade catalítica. Inicialmente, O KIT-6 foi sintetizado com diferentes proporções molares de silício e zircônio (Si/Zr = 10, 15 e 20). Análises de FT-IR, SAXS e DRX confirmaram a incorporação do zircônio e dos grupos sulfatos à estrutura do KIT-6, mantendo sua estrutura mesoporosa cúbica. As análises de BET, MEV e EDS evidenciaram a influência da proporção Si/Zr nas propriedades texturais do material, como área superficial, diâmetro de poros e composição elementar. Na otimização da reação de esterificação, foi utilizada a metodologia da superfície de resposta, considerando quatro fatores centrais, com a conversão, calculada pelo índice de acidez, sendo o fator de resposta. O estudo revelou que os fatores mais significativos para a melhoria da reação foram a proporção ácido oleico/ TMP, o tipo de catalisador utilizado e a quantidade de catalisador presente no meio reacional. A etapa final do trabalho envolveu a cinética da reação, monitorando o índice de acidez, espectros de FTIR e RMN 1H das alíquotas coletadas em tempos predeterminados. Os resultados indicaram que a reação alcançou uma conversão máxima de aproximadamente 87%, estabilizando-se após quatro horas. A estabilidade do catalisador foi avaliada em reações subsequentes, demonstrando desempenho consistente em até três ciclos, sem perda significativa de atividade catalítica. A caracterização do biolubrificante produzido indicou propriedades físicoquímicas adequadas, como alta viscosidade cinemática, estabilidade térmica e resistência à oxidação, além de bom desempenho tribológico comparado a lubrificantes comerciais. Os dados obtidos demonstram que o KIT-6 modificado com silício e zircônio possui grande potencial como catalisador em reações de esterificação para a síntese de biolubrificantes, reforçando a relevância de estudos adicionais para explorar e aprimorar suas aplicações.
Abstract: Growing demand for sustainable alternatives has driven the use of renewable materials in various industrial sectors. In this context, this study proposes an innovative route for the synthesis of biolubricants using oleic acid and trimethylolpropane (TMP) as raw materials and employing mesoporous silica KIT-6 as a heterogeneous catalyst. KIT-6 was functionalized with Zr and sulfate groups to enhance its catalytic activity. Initially, KIT-6 was synthesized using different molar ratios of Si and Zr (Si/Zr = 10, 15, and 20). FT-IR, SAXS, and XRD analyses confirmed the incorporation of zirconium and sulfate groups into the KIT-6 structure, which maintained its cubic mesoporous configuration. BET, SEM, and EDS analyses revealed the influence of Si/Zr ratio on the textural properties of the material, such as surface area, pore diameter, and elemental composition. To optimize the esterification reaction, the response surface methodology (RSM) was used, considering four key factors, with conversion, calculated through the acid value, as the response variable. The study showed that the most significant factors for improving the reaction were the oleic acid/TMP ratio, type of catalyst used, and amount of catalyst in the reaction medium. The final stage of the study involved reaction kinetics, monitoring of the acid value, FT-IR spectra, and ¹H NMR of aliquots collected at predetermined times. The results indicated that the reaction achieved a maximum conversion of approximately 87%, stabilizing after four hours. The catalyst stability was assessed in subsequent reactions, showing consistent performance over three cycles without significant loss of catalytic activity. Characterization of the produced biolubricant indicated suitable physicochemical properties, such as high kinematic viscosity, thermal stability, and resistance to oxidation, as well as good tribological performance compared to commercial lubricants. The data obtained demonstrated that KIT-6 modified with silicon and zirconium has great potential as a catalyst for esterification reactions in the synthesis of biolubricants, underscoring the importance of further studies to explore and enhance its applications.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81220
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-3871-0596
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/2713071864605770
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-1849-5403
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/6703037457253125
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/7261232863949907
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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