Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81439| Tipo: | Tese |
| Título : | Óxidos nanoestruturados contendo alumina aplicados a conversão de glicerol: efeito da adição de promotores básicos ao suporte |
| Autor : | Bezerra, Rita de Cassia de Freitas |
| Tutor: | Oliveira, Alcineia Conceição |
| Co-asesor: | Vidal, Ruth |
| Palabras clave en portugués brasileño: | Catálise;Glicerol;Nanocompósitos (Materiais);Promotores Básicos;Óxido de alumínio;Esterificação |
| Palabras clave en inglés: | Catalysis;Glycerol;Nanocomposites (Materials);Basic Promoters;Aluminum oxide;Esterification |
| Áreas de Conocimiento - CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Fecha de publicación : | 2024 |
| Citación : | BEZERRA, Rita de Cassia de Freitas. Óxidos nanoestruturados contendo alumina aplicados à conversão de glicerol: efeito da adição de promotores básicos ao suporte. 2024. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Fortaleza, 2024. |
| Resumen en portugués brasileño: | A catálise desempenha um papel crucial na indústria química, essencial para a maioria das reações químicas industriais e biológicas. Óxidos nanoestruturados, especialmente a γ-alumina, destacam-se como suportes catalíticos devido às suas propriedades texturais, estabilidade térmica e versatilidade química. A modificação da γ-alumina com promotores básicos como ZnO, MgO e La2O3 pode potencializar sua eficiência catalítica em reações de acetilação de glicerol. Neste trabalho sintetizou e caracterizou catalisadores nanoestruturados baseados em γ-alumina modificados com promotores básicos e impregnados com Ni e Co, avaliando sua eficiência na reação de acetilação do glicerol. Os métodos de síntese incluíram sol-gel e nanomoldagem, permitindo controle preciso das propriedades dos catalisadores. As técnicas de caracterização abrangeram DRX, FTIR, espectroscopia Raman, MEV acoplada à EDS, BET, BJH, EPR, TPD-NH3, TEM e XPS. Os difratogramas de raios-X mostraram características estruturais dos suportes após a incorporação dos promotores, indicando a formação de óxidos mistos. A modificação da γ-alumina visou reduzir a acidez dos catalisadores, minimizando subprodutos indesejados e aumentando a eficiência catalítica. Os nanocompósitos contendo Ni e Co mostraram-se significativamente mais ativos na esterificação do glicerol com ácido acético, devido às propriedades redox de Ni2+ e Co3+/Co2+ e à acidez superficial moderada. Testes de reação mostraram que catalisadores à base de NiCo atingiram conversões de glicerol entre 12% e 36% com alta seletividade para triacetina. A estabilidade dos catalisadores de NiCo, especialmente os promovidos por La, foi destacada pela capacidade de reutilização em múltiplos ciclos de reação sem perda significativa de atividade. A síntese de nanocompósitos à base de grafeno usando o método de nanomoldagem mostrou-se eficaz na criação de óxidos metálicos nanoestruturados com a fase γ-Al2O3 entre nanofolhas de grafeno. A adição de promotores básicos como La, Mg e Zn demonstrou resultados variados, sendo que a incorporação de La favoreceu a estabilidade e reutilização dos catalisadores, enquanto Mg e Zn resultaram em menor estabilidade devido à lixiviação das espécies metálicas durante a reação. Os nanocompósitos contendo Ni e Co resultaram em excelente estabilização dos sítios ativos, prevenindo a lixiviação e aumentando a eficiência catalítica. Estudos de reciclabilidade indicaram que nanocompósitos à base de NiCo, especialmente os promovidos por La, mantiveram boa atividade e estabilidade em ciclos reacionais prolongados, destacando a excelente reutilização do catalisador NiCo@MA, reutilizável pelo menos quatro vezes para a produção de ésteres de glicerol. |
| Abstract: | Catalysis plays a crucial role in the chemical industry, being essential for most industrial and biological chemical reactions. Nanostructured oxides, especially γ-alumina, stand out as catalytic supports due to their textural properties, thermal stability, and chemical versatility. The modification of γ-alumina with basic promoters such as ZnO, MgO, and La2O3 can enhance its catalytic efficiency in glycerol acetylation reactions. This work synthesized and characterized nanostructured catalysts based on γ-alumina modified with basic promoters and impregnated with Ni and Co, evaluating their efficiency in the glycerol acetylation reaction. The synthesis methods included sol-gel and nanocasting, allowing precise control over the catalysts' properties. Characterization techniques included XRD, FTIR, Raman spectroscopy, SEM coupled with EDS, BET, BJH, EPR, TPD-NH3, TEM, and XPS. X-ray diffraction patterns showed structural characteristics of the supports after incorporating the promoters, indicating the formation of mixed oxides. The modification of γ-alumina aimed to reduce the acidity of the catalysts, minimizing unwanted by-products and increasing catalytic efficiency. Nanocomposites containing Ni and Co were significantly more active in the esterification of glycerol with acetic acid due to the redox properties of Ni2+ and Co3+/Co2+ and moderate surface acidity. Reaction tests showed that NiCo-based catalysts achieved glycerol conversions between 12% and 36% with high selectivity for triacetin. The stability of NiCo catalysts, especially those promoted by La, was highlighted by their reusability in multiple reaction cycles without significant loss of activity. The synthesis of graphene-based nanocomposites using the nanocasting method proved effective in creating nanostructured metal oxides with the γ-Al2O3 phase among graphene nanosheets. The addition of basic promoters such as La, Mg, and Zn showed varied results, with La incorporation favoring catalyst stability and reuse, while Mg and Zn resulted in lower stability due to the leaching of metallic species during the reaction. Nanocomposites containing Ni and Co resulted in excellent stabilization of active sites, preventing leaching and increasing catalytic efficiency. Recyclability studies indicated that NiCo-based nanocomposites, especially those promoted by La, maintained good activity and stability in prolonged reaction cycles, highlighting the excellent reusability of the NiCo@MA catalyst, reusable at least four times for the production of glycerol esters. |
| Descripción en portugués brasileño : | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI : | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81439 |
| ORCID del autor: | https://orcid.org/0000-0002-3465-485X |
| Lattes del autor: | http://lattes.cnpq.br/3643219684966360 |
| ORCID del tutor: | https://orcid.org/0000-0003-3824-9701 |
| Lattes del tutor: | http://lattes.cnpq.br/1188799440810495 |
| Lattes del co-asesor: | http://lattes.cnpq.br/5674909577417157 |
| Derechos de acceso: | Acesso Aberto |
| Aparece en las colecciones: | DEQ - Teses defendidas na UFC |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 2024_tese_rcfbezerra.pdf | 5,46 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.