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[pt] AVALIAÇÃO DO POTENCIAL CATALÍTICO DE ESTRUTURAS DE COBALTO A PARTIR DE REDES METAL-ORGÂNICAS / [en] EVALUATION OF CATALYTIC POTENTIAL OF COBALT STRUCTURES FROM METAL-ORGANIC FRAMEWORKS

DANIEL PEREIRA HUMBERTO 30 November 2023 (has links)
[pt] Metal Organic Frameworks(MOFs) são compostos de coordenação que possuem íons ou clusters metálicos ligados a espécies orgânicas, formando uma rede porosa, cristalina e de elevada área superficial. Essas características despertaram interesse no desenvolvimento de materiais oriundos de MOFs e, possivelmente, utilizá-los como catalisadores na produção de combustíveis líquidos. Nesta pesquisa, a síntese do Co-MOF-71 foi realizada pelo método solvotérmico, misturando ácido tereftálico, obtido a partir da despolimerização por hidrólise alcalina do polietileno tereftalato (PET) reciclável, e nitrato de cobalto hexahidratado, em solução de N,N-dimetilformamida, etanol e água. Após reação a temperatura de 110, 130 e 150 graus C, o material foi caracterizado quanto a sua resistência térmica, através da análise termogravimétrica, a cristalinidade, na análise de difração de raios X, e, de forma qualitativa, a composição elementar, avaliada na análise de microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva. O planejamento de experimentos de Box-Behnken foi elaborado, variando-se três fatores (temperatura, concentração de ácido tereftálico e quantidade de cobalto), totalizando quinze reações. A Co-MOF-71 foi calcinada em atmosfera inerte de N2 a 500 graus C para gerar uma matriz carbônica contendo cobalto, da qual a área superficial específica foi medida por adsorção-dessorção de N2, aplicando-se o método de Brunauer-Emmett-Teller. Um modelo polinomial de segunda ordem foi aplicado, com sua respectiva análise de variância (ANOVA) e os efeitos das variáveis de entrada foram classificados, constatando que a temperatura não exerceu influência significativa na faixa aplicada. Em seguida, o modelo foi atualizado, atingindo coeficiente de determinação (R2) de 87,39 por cento, revelando o teor de ácido tereftálico como o efeito mais expressivo. Além disso, a superfície de resposta confirmou que o cenário de maior área superficial é alcançado ao adicionar excesso de ligante orgânico no sistema, consistente com o melhor resultado experimental (82 m2.g-1). / [en] MOFs (Metal-organic frameworks) are special compounds that can be an interesting alternative for heterogeneous catalysis, due their singularities like a porous and crystalline structure with high specific area. This work proposes an environmentally favorable production route of Co-MOF-71 derived material, starting with the depolymerization of PET from plastic waste to obtain terephthalic acid, which is the source of ligand BDC (1,4-benzenodicarboxylate). The synthesis of Co-MOF-71 was performed by solvothermal method and, optimizing the research, Box-Behnken design were developed with three independent variables: amount of terephthalic acid, cobalt content, and temperature. The samples were characterized by XRD, TGA, and SEM analysis before and after calcination at 500 degrees C. Finally, the specific surface area was measured by N2 adsorption-desorption, and a second-order polynomial model was suggested, with its respective analysis of variance (ANOVA), indicating that temperature has no significant influence in the applied range. Then, the model was updated, reaching the coefficient of determination (R2 ) of 87.39 percent and presenting the terephthalic acid content as the most relevant effect. Additionally, the response surface confirmed the scenario of higher surface area with excess BDC in the system, consistent with the best experimental result (82 m2 / g).

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