Al2O3-TiO2 sulfatado como catalisador heterogêneo para a transesterificação de óleos vegetais
Data
2017-03-28
Autores
Henrique, Raphael Santos 
Orientadores
Noda, Lucia Kiyomi
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Due to its high acidity properties, sulfated metallic oxides can be used as heterogeneous catalysts in different chemical reactions. The aim of this work was to prepare an aluminum and titanium based sulfated mixed oxide (SO42-/Al2O3-TiO2) and test it in the soybean oil transesterification. Sulfated oxides were prepared utilizing sol-gel method in one-step (in situ), with some variations in the preparations. In two of these syntheses, the aluminum precursor and the Al2O3 molar content were varied in the mixed oxides composition, without using the structure-directing polymer. In the other two, the structure-directing polymer Pluronic P123 was used, one synthesis to form the SO42-/Al2O3-TiO2 mixed oxide (50% mol of metal) and the other to form the SO42-/TiO2 oxide. In the two first preparations was observed that bohemita sol is the best precursor to SO42-/Al2O3-TiO2 oxide, in comparison with titanium isopropoxide, allowing the preparation of SO42-/Al2O3-TiO2 oxide with better surface area (205-215 m²/g) in comparison with SO42-/TiO2 oxide (172 m²/g). It was also noted that mixed oxides with a lower content of Al2O3 in composition showed better structural and textural properties as the coordinated sulfated in the chelate form and more crystalline oxides, specially A-5 oxide. In other two preparations, with Pluronic P123, it was verified that SO42-/TiO2 oxide showed better surface area (254,1 m²/g) in comparison with SO42-/Al2O3-TiO2 oxide prepared with polymer (133,9 m²/g) and SO42-/TiO2 oxide prepared without Pluronic P123, showing the sulfate well-coordinated in the oxide structure. In catalytic tests, the SO42-/Al2O3-TiO2 oxide prepared without Pluronic P123 and 5% Al2O3 mol content in composition (A-5) allowed the formation of 72,03% of methyl esters after two hours of reaction. The SO42-/TiO2 oxide prepared with Pluronic P123 also allowed the formation of 73, 53% of methyl esters after two hours of reaction. The catalytic activity was closed linked with the sulfate coordination in chelate form, that allow the existence of more evident Lewis acid sites and strong acid sites in TiO2 and Al2O3-TiO2 oxides structures.
Devido as suas propriedades de elevada acidez, óxidos metálicos sulfatados podem ser usados como catalisadores heterogêneos em diferentes reações químicas. O objetivo deste trabalho foi preparar um óxido misto a base de alumínio e titânio sulfatados (SO42-/Al2O3-TiO2) e testá-lo na transesterificação do óleo de soja. Os óxidos sulfatados foram preparados utilizando o método sol-gel em uma única etapa (in-situ ou one-step), com algumas variações nas preparações. Em duas destas sínteses, variou-se o precursor de alumínio e o teor molar de Al2O3 na composição dos óxidos mistos, sem utilizar o polímero direcionador de estrutura. Nas outras duas foi utilizado o polímero direcionador Pluronic P123, para a formação do óxido misto SO42-/Al2O3-TiO2 com 50% em mol de metal e outra para formar o óxido SO42-/TiO2. Nas duas primeiras preparações foi observado que o sol de bohemita é o melhor precursor para a síntese do óxido SO42-/Al2O3-TiO2, em comparação com o isopropóxido de titânio, permitindo a preparação de óxidos SO42-/Al2O3-TiO2 com maior área superficial (205-215 m²/g) em comparação com o óxido SO42-/TiO2 (172 m²/g). Observou-se também que os óxidos mistos com menor teor de Al2O3 na composição apresentaram melhores propriedades estruturais e texturais, como o sulfato coordenado na forma quelato mais evidente e óxidos mais cristalinos, especialmente o óxido A-5. Nas outras duas preparações, com Pluronic P123, verificou-se que o óxido SO42-/TiO2 apresentou maior área superficial (254,1 m²/g) em comparação com o óxido SO42-/Al2O3-TiO2 preparado com polímero (133,9 m²/g) e com o óxido SO42-/TiO2 preparado sem Pluronic P123, apresentando o sulfato bem coordenado na estrutura do óxido. Nos testes catalíticos, o óxido SO42-/Al2O3-TiO2 sem Pluronic P123 e com 5% em mol de Al2O3 na composição (A-5) permitiu a formação de 72,03% de ésteres após 2 h de reação. O óxido SO42-/TiO2 preparado com Pluronic P123 também permitiu a formação de 73,53% de ésteres metílicos após 2 h de reação. A atividade catalítica está intimamente ligada com a coordenação do sulfato na forma quelato, que possibilita a existência de sítios ácidos de Lewis mais evidentes e sítios ácidos mais fortes nas estruturas dos óxidos TiO2 e Al2O3-TiO2.
Devido as suas propriedades de elevada acidez, óxidos metálicos sulfatados podem ser usados como catalisadores heterogêneos em diferentes reações químicas. O objetivo deste trabalho foi preparar um óxido misto a base de alumínio e titânio sulfatados (SO42-/Al2O3-TiO2) e testá-lo na transesterificação do óleo de soja. Os óxidos sulfatados foram preparados utilizando o método sol-gel em uma única etapa (in-situ ou one-step), com algumas variações nas preparações. Em duas destas sínteses, variou-se o precursor de alumínio e o teor molar de Al2O3 na composição dos óxidos mistos, sem utilizar o polímero direcionador de estrutura. Nas outras duas foi utilizado o polímero direcionador Pluronic P123, para a formação do óxido misto SO42-/Al2O3-TiO2 com 50% em mol de metal e outra para formar o óxido SO42-/TiO2. Nas duas primeiras preparações foi observado que o sol de bohemita é o melhor precursor para a síntese do óxido SO42-/Al2O3-TiO2, em comparação com o isopropóxido de titânio, permitindo a preparação de óxidos SO42-/Al2O3-TiO2 com maior área superficial (205-215 m²/g) em comparação com o óxido SO42-/TiO2 (172 m²/g). Observou-se também que os óxidos mistos com menor teor de Al2O3 na composição apresentaram melhores propriedades estruturais e texturais, como o sulfato coordenado na forma quelato mais evidente e óxidos mais cristalinos, especialmente o óxido A-5. Nas outras duas preparações, com Pluronic P123, verificou-se que o óxido SO42-/TiO2 apresentou maior área superficial (254,1 m²/g) em comparação com o óxido SO42-/Al2O3-TiO2 preparado com polímero (133,9 m²/g) e com o óxido SO42-/TiO2 preparado sem Pluronic P123, apresentando o sulfato bem coordenado na estrutura do óxido. Nos testes catalíticos, o óxido SO42-/Al2O3-TiO2 sem Pluronic P123 e com 5% em mol de Al2O3 na composição (A-5) permitiu a formação de 72,03% de ésteres após 2 h de reação. O óxido SO42-/TiO2 preparado com Pluronic P123 também permitiu a formação de 73,53% de ésteres metílicos após 2 h de reação. A atividade catalítica está intimamente ligada com a coordenação do sulfato na forma quelato, que possibilita a existência de sítios ácidos de Lewis mais evidentes e sítios ácidos mais fortes nas estruturas dos óxidos TiO2 e Al2O3-TiO2.