Preparação e caracterização de materiais mesoporosos contendo ferro e/ou gálio

Abstract

Uma classe promissora de catalisadores alternativos é constituída por sólidos mesoporosos do tipo MCM-41, que apresentam uma estrutura porosa altamente ordenada e elevadas áreas superficiais específicas, favorecendo uma elevada dispersão da fase ativa. Essas características contribuem para o alto potencial desses sólidos em aplicações como adsorventes, catalisadores e suportes catalíticos. Além disso, a peneira molecular MCM-41 contém grupos silanóis na superfície de seus canais, permitindo a incorporação de espécies reativas dos metais, através da reação com esses grupos. Por isso, metais como ferro e gálio, podem ser introduzidos na estrutura ou na superfície da MCM-41. Por causa dessas propriedades, esses materiais têm sido amplamente estudados como suportes de catalisadores para a síntese de hidrocarbonetos. Visando a encontrar catalisadores alternativos para a síntese do estireno, através da desidrogenação do etilbenzeno, neste trabalho foram preparados catalisadores baseados em ferro e/ou gálio suportados em MCM-41. O estireno é um monômero de alto valor comercial, usado na manufatura de vários polímeros, resinas e borrachas. As amostras foram preparadas por impregnação de nitrato de ferro e de gálio na MCM-41 e caracterizados por termogravimetria, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, análise química, difração de raios X, medida da área superficial específica e porosidade, redução à temperatura programada e microscopia eletrônica de varredura. Todas as amostras apresentaram a estrutura hexagonal típica do material mesoporoso MCM-41, indicando que a incorporação de ferro e/ou de gálio não alterou a estrutura de suporte. Nenhum composto de ferro ou de gálio foi detectado por difração de raios X, sugerindo que eles estão bem dispersos no suporte. O material mesoporoso do tipo MCM-41 mostrou alta área superficial específica (1148 m2.g-1), que diminuiu devido à presença de ferro e de gálio, variando na faixa de 493-804 m2.g-1; este efeito aumentou com o teor dos metais. Além disso, o suporte dificultou a redução de compostos de ferro e de gálio. Devido às suas áreas superficiais específicas elevadas, bem como à sua resistência à redução, estes materiais são catalisadores alternativos promissores para a desidrogenação do etilbenzeno, podendo substituir os catalisadores comerciais, que são tóxicos e prejudiciais para os seres humanos e para o ambiente