Nome do aluno: Jéssica de Mello Martins
Orientadores: Cristiane Assumpção Henriques e Zilacleide da Silva Barros Sousa
Instituição: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Regional: 2 (Rio de Janeiro, Minas Gerais e Espírito Santo)
Data da defesa: 27 de fevereiro de 2019
Local da defesa: PPGEQ/IQ/UERJ – Rio de Janeiro
Resumo: A ZSM-5 é uma zeólita de poros médios que devido às suas características ácidas e estruturais, vem sendo muito estudada como catalisador no processo MTO (methanol to olefins) e em reações envolvendo moléculas plataforma derivadas de biomassa, como é o caso das reações de conversão de etanol em hidrocarbonetos e de eterificação de glicóis. No entanto, dependendo da reação investigada, a abertura dos poros da ZSM-5 (entre 5 e 6 Å) pode restringir a difusão de moléculas mais volumosas pelo interior de sua estrutura porosa, limitando a ocorrência de determinadas reações à superfície dos cristais. Assim, tem sido grande, nos últimos anos, o interesse em estudos voltados para a geração de mesoporos nestas zeólitas, buscando melhorar a acessibilidade aos sítios ativos localizados no interior da estrutura cristalina e, assim, ampliar a sua utilização como catalisador em reações envolvendo a participação de reagentes e/ou produtos formados por moléculas com maior dimensão. Diante deste panorama, o objetivo do presente trabalho foi investigar a geração de mesoporos em zeólitas ZSM-5. Foram avaliadas duas diferentes rotas para a obtenção de zeólitas com um sistema bimodal de poros: (i) dessilicação por tratamento alcalino para geração de mesoporos, e (ii) síntese direta utilizando um organossilano como direcionador mesoporoso. As amostras preparadas foram caracterizadas por FRX, DRX, fisissorção de N2, TPD de NH3, DRIFTS e RMN de 29Si e de 27Al. Seu desempenho catalítico foi avaliado nas reações de conversão de metanol e de etanol em hidrocarbonetos bem como na eterificação do glicerol com tertbutanol. A caracterização físico-química confirmou a obtenção de catalisadores com estrutura do tipo MFI com boa cristalinidade e com estrutura hierárquica bem definida. Em comparação com a zeólita de partida (HZNT), o tratamento alcalino levou à redução da cristalinidade, da densidade de sítios ácidos e à formação de mesoporos de forma diretamente proporcional ao tempo tratamento. Já as amostras obtidas por síntese direta, apresentaram estrutura micromesoporosa, porém uma densidade de sítios ácidos menor que as das demais amostras. Com relação ao desempenho catalítico, para a reação de conversão de metanol, as zeólitas dessilicadas apresentaram maior estabilidade e maior seletividade para propeno e aromáticos se comparada com a precursora. A comparação do desempenho das diferentes zeólitas indicou que, na reação de conversão de etanol, todas foram ativas, sendo o eteno a principal olefina formada. Porém, a HZNT apresentou as características ácidas e estruturais mais favoráveis à formação do propeno e aromáticos BTX. Já na reação de eterificação do glicerol a seletividade foi acima de 95% em relação aos éteres monossubstituídos, para todas as amostras estudadas. Não foi possível estabelecer uma relação entre a atividade catalítica e as características estruturais, texturais ou de acidez do conjunto de materiais estudado para esta reação.
Palavras-chave: Zeólitas hierárquicas. ZSM-5. Dessilicação. Conversão de álcoois
