Orientador: Leonardo José Steil. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2012.

Biomateriais para uso em implantes devem exibir propriedades como biocompatibilidade, biofuncionalidade e resistência à corrosão. O uso do titânio e suas ligas em aplicações biomédicas vem continuamente aumentando devido à sua maior taxa resistência-peso, superior biocompatibilidade e resistência à corrosão, boas propriedades mecânicas e baixo módulo de elasticidade quando comparado a outros materiais biomateriais metálicos como aço inox e ligas Co-Cr. Um importante aspecto para o sucesso de um implante é a utilização de materiais com módulo de elasticidade baixo, próximo ao do osso, pois estudos indicam que a transferência insuficiente de carga entre implante e osso pode resultar em reabsorção óssea e afrouxamento do implante, que é chamado efeito de blindagem de tensão (stress shielding effect). A liga ternária Ti13Nb13Zr apresenta em sua composição somente elementos considerados biocompatíveis, possui menor módulo de elasticidade que ligas Co-Cr, aço inox e Ti6Al4V, e superior resistência à corrosão. Neste trabalho foi estudado o efeito do teor de nióbio e zircônio nas propriedades mecânicas da liga ternária TiNbZr numa faixa de composições com quantidade de titânio constante em 74 %peso e teor de Nb e Zr variando entre 6 e 20 %peso, produzida por metalurgia do pó a partir de pós hidrogenados e método de mistura elementar, após diferentes condições de processamento e tratamentos térmicos. Os resultados de caracterização microestrutural obtidos por MEV e difração de raios X mostraram que o aumento do teor de Nb não produziu alterações significativas na fração volumétrica das fases e e, o aumento do teor de Zr proporcionou o aumento da fração de fase , favorecendo a formação da estrutura de Widmanstätten. O aumento dos teores de Nb e Zr produziram alterações nas microestruturas dos materiais que levaram ao aumento dos valores de módulo de elasticidade e dureza, e com aumento do teor de Zr houve aumento da susceptibilidade à corrosão. Nas condições de processamento utilizadas, a liga Ti13Nb13Zr apresentou as propriedades mecânicas e microestruturais mais indicadas para utilização como biomateriais. / Biomaterials for use in implants must be biocompatible, biofunctional and resistant to corrosion. Utilization of titanium and its alloys is continuously increasing due to their larger strength-weight ratio, superior biocompatibility e corrosion resistance, good mechanical properties and low elastic modulus when compared to other metallic biomaterials such as stainless steel and Co-Cr alloys. Using materials with low elastic modulus, close to bone values, is important to reduce stress shielding effect, which can cause implant loosening. Ti13Nb13Zr ternary alloy shows only elements considered biocompatible and has a lower elastic modulus than Co-Cr alloy, stainless steel and Ti6Al4V, and superior corrosion resistance. In this work TiNbZr alloy was prepared in different compositions, maintaining Ti content at 74%wt with Nb and Zr contents ranging amongst 6 and 20%wt, produced by powder metallurgy using different processing conditions and heat treatments. Characterization via SEM and X-Ray diffraction showed that the Nb increase didnt produce significant alterations on volume fraction of and phases in the material, and the increase in Zr content led to an increase in phase amounts and formation of Widmanstätten patterns. Nb and Zr content increasing produced microstructural modifications, leading to an increase in elastic modulus and hardness values, as well as corrosion susceptibility variations, where higher Zr contents leaded to a surface with less corrosion resistance. Amongst compositions and for the designed processing method, Ti13Nb13Zr presented the most indicated mechanical and microstructural properties for utilization as biomaterials.

Catalisadores de ouro tem despertado bastante interesse nos últimos anos devido à elevada seletividade apresentada na hidrogenação de moléculas multifuncionais, proporcionando assim uma síntese química mais limpa. No entanto, esses catalisadores exibem uma atividade muito menor do que os metais do grupo VIII, devido à sua capacidade limitada de dissociar H2. O paládio tem sido frequentemente combinado ao ouro para atuar em reações de hidrogenações catalíticas, devido à sua elevada capacidade de adsorver e dissociar o hidrogênio molecular, resultando em catalisadores bimetálicos AuPd que muitas vezes apresentam desempenhos catalíticos superiores aos seus homólogos monometálicos. Neste trabalho, foi estudada a ativação de nanopartículas de ouro para reações de hidrogenação pela adição de paládio, considerando a influência de ligantes estabilizantes presentes na superfície do ouro. Os catalisadores monometálicos Auw/TiO2 e Au/TiO2 foram sintetizados através da imobilização de nanopartículas pré-formadas na ausência e presença de excesso de estabilizantes (oleilamina ou hexilamina) provenientes da síntese, respectivamente. Seguindo o mesmo princípio também foram obtidos monometálicos Pd/TiO2. Catalisadores bimetálicos Auw@Pdx/TiO2 e Au@Pdx/TiO2 foram obtidos através da adição de quantidades crescentes de Pd sobre os monometálicos de ouro. Os catalisadores monometálicos apresentaram desempenhos catalíticos inferiores aos respectivos bimetálicos. Estudos iniciais na reação de hidrogenação de ciclohexeno foram fundamentais para compreender a influência da composição e do estabilizantes nas diferentes reações de hidrogenação nas quais os materiais foram aplicados. Os catalisadores livres de ligantes se mostraram ativos nesta reação, Auw@Pdx/TiO2, sendo observado um aumento da atividade à medida que a quantidade de paládio se tornava crescente, alcançando um máximo com 20% de Pd (Auw@Pd0,2/TiO2), seguida de uma diminuição da atividade com a adição de porcentagens maiores. Assim, concluiu-se que a presença de sítios de Au e Pd, além da ausência de excesso de ligantes na superfície, são significativamente importantes para tornar ativos os catalisadores Auw@Pdx/TiO2. Os catalisadores bimetálicos com ligantes na superfície, que apresentaram pior desempenho na hidrogenação de alquenos, mostraram-se promissores na semi-hidrogenação de alquinos. O catalisador contendo 1% de Pd (Au@Pd0,01/TiO2), ao ser empregado na hidrogenação de fenilacetileno, apresentou 100% de conversão e seletividades a estireno > 90%. Ao serem adicionadas porcentagens de Pd ≥ 3%, a seletividade a estireno diminui significativamente. Esta também foi alterada ao variar a quantidade de ligante (alquilamina) na superfície do catalisador bimetálico e independe do tamanho da cadeia orgânica do ligante empregado. Finalmente, podemos concluir que sistemas catalíticos altamente ativos e seletivos podem ser obtidos controlando a quantidade de paládio adicionado ao ouro, mas a presença de ligantes estabilizantes também tem influência e não pode ser negligenciada. / Over the past few years, gold catalysts have aroused great interest among researchers due to an enhanced selectivity exhibited in the hydrogenation of multifunctional molecules, enabling greener chemical synthesis. Nevertheless, since gold has a very limited ability to dissociate molecular hydrogen, these catalysts show lower activity compared to group VIII metals. Palladium has been widely used in combination with gold in catalytic hydrogenations; due to its high ability to adsorb and dissociate molecular hydrogen, the resulting bimetallic AuPd systems often show superior performance over their monometallic counterparts. The present work embodies studies on the activation of gold nanoparticles for hydrogenation reactions by adding increasing amount of palladium, considering the influence of capping ligands on the activity and selectivity exhibited by the bimetallic Au@Pd catalysts. The monometallic Auw/TiO2 and Au/TiO2 catalysts were prepared via immobilization of preformed nanoparticles in the absence and presence of excess stabilizers (oleylamine and hexylamine) used in the synthesis, respectively. Monometallic Pd/TiO2 was also synthesized following the same principle. Bimetallic catalysts Auw@Pdx/TiO2 e Au@Pdx/TiO2 were obtained by the addition of increasing amounts of Pd on the gold monometallic catalyst. The monometallic catalysts presented lower catalytic performances than the respective bimetallics. Initial studies of cyclohexene hydrogenation were instrumental to understand the influence of the composition and the presence of stabilizers in different hydrogenation reactions where the material were applied. Ligand-free catalysts were active in this reaction, Auw@Pdx/ TiO2, and an increase in activity was observed as the amount of palladium increased, reaching a maximum at 20% Pd (Auw@Pd0.2/TiO2), followed by a decrease in activity with the addition of larger percentages. Thus, it was concluded that the presence of Au and Pd sites, in addition to the absence of excess capping ligands, are significantly important in making the catalysts active. Bimetallic catalysts containing capping ligands, which presented worse performance in the hydrogenation of alkenes, showed promising results in the semi-hydrogenation of alkynes. The catalyst containing 1 wt% Pd (Au@Pd0.01/TiO2), when used in the hydrogenation of phenylacetylene, reached 100% conversion and > 90% selectivity to styrene. When percentages of Pd ≥ 3 wt% were added, the selectivity to styrene decreases significantly. Selectivity was also altered by varying the amount of ligand (alkylamine) on the surface of the bimetallic catalyst and regardless the size of the organic chain. Finally, we can conclude that highly active and selective catalytic systems can be obtained by controlling the amount of added palladium on gold, but the presence of capping ligands is also importante and can not be neglected.

A modelagem e simulação de reatores trifásicos representa um grande desafio para simuladores de processo. Muitos estudos acadêmicos têm sido desenvolvidos com o objetivo de descrever e prever o comportamento desses equipamentos, quer seja em seu estado estacionário, quer seja as respostas dinâmicas. Várias são as abordagens aplicadas para tentar melhor refletir os fenômenos envolvidos nos reatores trifásicos, ponderando sempre o custo computacional de cada abordagem. Neste trabalho, um reator de hidrogenação seletiva de nafta de pirólise foi simulado baseado em dados publicados na literatura. O reator é do tipo leito gotejante (trifásico), e as reações consideradas são de pseudo-primeira ordem. A técnica aplicada foi a de modelagem matemática por células, onde os leitos catalíticos foram subdivididos em reatores tipo CSTR dinâmicos associados em série. A cada célula, um cálculo de flash foi associado, aperfeiçoando os balanços de massa e energia comumente empregados em reatores de leito gotejante. A abordagem termodinâmica utilizada para prever o equilíbrio líquido-vapor foi a i - i, com a equação de estado SRK associada a parâmetros de interação binária específicos para a solubilidade de hidrogênio em gasolina de pirólise. Os parâmetros de interação binária são provenientes do pacote termodinâmico do simulador iiSE. O modelo do reator foi implementado no software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization) consistindo em cerca de 9000 equações e variáveis. Os resultados obtidos com o modelo contruído foram similares aos reportados na literatura. A aplicação de modelagem por células mostrou-se não só aplicável mas também mais robusta do que as abordagens tradicionais que utilizam equações diferenciais ordinárias. A utilização da ferramenta EMSO para a modelagem por células mostrou-se ainda mais vantajosa ao permitir a avaliação do comportamento dinâmico do reator em algumas situações hipotéticas, mas que são bem comuns na indústria. / Modeling and simulation of three-phase reactors is a challenge for process simulators. Many academic studies have been developed in order to describe and predict the behavior of these equipments for both steady states or dynamic responses. There are several approaches applied trying to reflect better the phenomena involved in three-phase reactors, always considering the computational cost of each approach. In this work a selective hydrogenation reactor for pyrolysis naphtha was simulated based on published literature data.The reactor is trickle bed type and the reactions are considered pseudofirst order. The technique used is cell-network modeling, where the catalyst beds were subdivided into dynamics CSTR reactors linked in series. To each cell there is a calculation Flash associated, enhancing mass and energy balances commonly applied in TBR. The thermodynamic approach used to predict the vapor-liquid equilibrium was i- i with SRK equation of state, associated to specific binary interaction parameters for the solubility of hydrogen in pygas from the thermodynamic simulator package iiSE. The binary interaction parameters come from the thermodynamic package of IISE simulator. The reactor model was implemented in software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization) and consists of 9,000 equations and variables approximately. The results obtained with the model constructed here were similar to those reported in the literature. The use of cell-network modeling proved to be not only applicable but also more robust than the traditional approaches that use ordinary differential equations. The use of EMSO tool for cell-network modeling proved to be even more advantageous because allows the evaluation of some dynamic behavior of the reactor for hypothetical situations but quite common in the industry.

Três catalisadores contendo o mesmo teor de fase ativa (20% de óxido de molibdênio e 4% de óxido de níquel), mas constituídos por diferentes suportes (alumina, sílica-alumina e alumina zeólita) foram preparados com o objetivo de se obter catalisadores bifuncionais com acidez distinta e boa dispersão da fase metálica visando analisar o papel da acidez do suporte na conversão da tetralina. Os catalisadores e seus respectivos suportes foram caracterizados na formas óxido e sulfeto e avaliados na reação de hidrogenação da tetralina, que representa bem os monoaromáticos presentes nas correntes de petróleo. A caracterização textural mostrou que tanto a área específica quanto o volume de poros foram pouco alterados após a incorporação dos óxidos metálicos aos suportes. Os catalisadores apresentaram uma dispersão relativamente boa da fase ativa, conforme indicado pelos resultados de MET, DRX e DRS. Os resultados obtidos por TPD de n-propilamina e por espectroscopia de IV de piridina mostraram que a incorporação de óxidos de molibdênio e níquel levou a um aumento da acidez de Brönsted, o que foi atribuído à criação de novos sítios ácidos associados ao óxido de molibdênio ou a sítios de interface deste com o suporte. Obteve-se uma boa correlação entre a atividade de conversão da tetralina e o rendimento em produtos aromáticos e abertura de ciclo naftênico com a acidez de Brönsted do suporte, com a seguinte ordem de atividade para a conversão da tetralina: NiMo/alumina < NiMo/sílica-alumina < NiMo/alumina zeólita. O aumento do rendimento de produtos de hidrogenação foi relacionado à existência de um efeito eletrônico entre os sítios de Brönsted do suporte e as partículas de sulfeto suportado. No entanto, para o catalisador suportado em alumina-zeólita, onde em princípio a fase hidrogenante estaria distante dos sítios ácidos, sugeriu-se a possibilidade de uma rota alternativa de hidrogenação a partir do metil-indano formado nos centros ácidos da zeólita. / Three sulfided catalysts with the same active phase content (20 wt% of molybdenum oxide and 4 wt% of nickel oxide) and deposited on different supports (alumina, silica-alumina and alumina-Y zeolite) were prepared aiming to obtain bifunctional catalysts with different acidities and good dispersion of the sulfide phase for analyzing the role of the support acidity on the hydroconversion of tetraline. The supports and respective catalysts were characterized in the oxide and sulfide forms and were evaluated for the hydroconversion of tetraline, which is representative of the monoaromatic compounds present in the diesel fraction. The textural characterization indicated that the specific surface areas as well as the pore volumes were very little affected by the impregnation of the metal oxides in the supports. The catalysts presented a relatively good dispersion of the active phase as indicated by TEM, XRD and DRS results. Pyridine IR spectroscopy and n-propylamine TPD results showed an increase of Brönsted acidity after impregnation of molybdenum and nickel oxides, which were attributed to the creation of new acidic sites associated to the supported molybdenum oxide or to sites at the interface of this oxide with the support. A good correlation of the support Brönsted acidity with the overall conversion of tetraline was observed, as well as with the aromatic and ring opening product yields. The following activity ranking for tetraline conversion was observed: NiMo/alumina < NiMo/silica-alumina < NiMo/alumina-zeolite. An increase of the hydrogenation product yields with the support acidity was also observed which was ascribed to an electronic effect between the support acidic Brönsted sites and the sulfide particles. However, for alumina-zeolite supported catalyst, where acidic and hydrogenating sites are not in close vicinity, an alternative reaction route was proposed considering the hydrogenation of the methyl-indane formed by tetraline isomerization on the Brönsted sites.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6146.pdf: 10796171 bytes, checksum: af6521d91e88c788b007a0dade171c01 (MD5) Previous issue date: 2014-05-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / The synthesis and characterization of five ruthenium (III) complexes such as mer-[RuCl3(dppb)(N)], where N = pyridine and 4-substituted derivatives were performed in this work. These complexes were evaluated as catalysts in hydrogenation reactions of cyclohexene and some aldehydes. The obtained results were very satisfactory, presenting values higher than 80% of conversion, in 15 h. These ruthenium (III) complexes, two ruthenium (II) complexes containing CO as ligand and other four precursors, were also tested as catalysts in hydroformylation reactions of alkenes. Considering that is known that hydroformylation reactions can form several sub products, in the best reaction conditions, these catalysts were able to produce up to 61% of product, with only 14% of one sub product. These results were considered satisfactory, due to the possibility to work without additives, promoting a "green" reaction. The ruthenium (III) precursor mer-[RuCl3(dppb)(H2O)], was supported in three different polymers (poly-4-vinylpyridina P4VP, chitosan QT e aminopropyl silica APS). The catalytic activities of these polymersupported compounds were tested in hydrogenation of cyclohexene. Due to the possibility to separate the solid catalyst by filtration and easily isolate the product, the results showing 70% of conversion were considered satisfactory and "green". The ruthenium complex chitosan-supported was tested on the formation of a film, which was used to modify a glassy carbon electrode (GCE). This modified GCE was tested as an electrochemical sensor for the detection and quantification of drugs (acetaminophen and sildenafil citrate). The electrode showed a great electrochemical response and high sensitivity when compared to an unmodified glassy carbon electrode and a glassy carbon electrode chitosan modified. The polymeric film was stable to degradation in acids electrolytes showing a linear response evaluated in 1,25 x 10-5 a 4,99 x 10-4 mol L-1 concentration interval. / Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados cinco complexos de rutênio(III) de fórmula geral mer-[RuCl3(dppb)(N)], onde N = piridina e derivados 4-substituidos, os quais foram avaliados como catalisadores em reações de hidrogenação do cicloexeno e alguns aldeídos, apresentando valores acima de 80% de conversão em 15 horas de reação. Esses complexos, dois complexos de Ru(II) contendo CO como ligante, além de quatro precursores, foram também estudados como catalisadores em hidroformilação de alcenos. Uma vez que a reação de hidroformilação pode formar diversos subprodutos, nas melhores condições reacionais determinadas foi possível isolar até 61% de produto, com formação de apenas um subproduto com 14% de conversão. Esses resultados são satisfatórios, considerando que não foi necessário o uso de aditivos reacionais, o que torna a reação muito mais verde . O complexo precursor de rutênio(III) mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] foi suportado em três diferentes polímeros (poli-4-vinilpiridina P4VP, quitosana QT e aminopropilsilica APS) e a atividade catalítica destes foi avaliada frente à reação de hidrogenação do cicloexeno. Os resultados obtidos foram satisfatórios, uma vez que o catalisador polímero-suportado, por ser sólido e insolúvel, apresenta a vantagem de ser separado por simples filtração, possibilitando a extração mais fácil e rápida do produto e tornando o processo mais limpo e verde . O complexo de rutênio suportado no polímero quitosana foi usado como modificador de um eletrodo de carbono vítreo (GCE), que foi avaliado como sensor eletroquímico na determinação e quantificação de dois fármacos: acetaminofeno e citrato de sildenafil, apresentando ótima resposta analítica e alta sensibilidade quando comparado com o mesmo eletrodo nãomodificado. O filme polimérico se mostrou estável à degradação devido ao uso de eletrólitos ácidos, apresentando uma boa resposta linear avaliada num intervalo de concentração de 1,25 x 10-5 a 4,99 x 10-4 mol.L-1.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3284.pdf: 3059561 bytes, checksum: 654baced7818946562eb8faa27253415 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this study, it was performed synthesis and characterization of the complexes of general formula cis-[RuCl2(PPh3)2(N)2], cis-[RuCl2(PPh3)2(N-N)], trans- [RuCl2(dppb)(N)2], cis-[RuCl2(dppb)(N-N)] and cis-[RuCl2(P-P)(N-N)] [PPh3 = triphenylphosphine, dppb = 1,4-bis(diphenylphosphino)butane, (P-P) = bis(diphenylphosphino)methane, 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane and 1,3- bis(diphenylphosphino)propane, N = pyridine (py), 4-picoline (4-pic), 4-tertbutilpyridine (4t-Bupy ), 4-vinylpyridine (4-vpy) and 4-phenylpyridine (4-Phpy), N-N = 2,2'-bipyridine (bipy), 1,10-phenanthroline (phen), 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine (4- Mebipy), di-2-piridilcetona (dpk) and 4,4'-dimethoxy-2,2'-bipyridine (MeO-bipy)]. The characterizations were performed using elemental analysis, conductivity, Infrared spectrometry (IR), NMR 31P {1H}, cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry as well as X-ray diffraction, when suitable crystals were obtained. Kinetic studies of substitution of one chloride ligand from the coordination sphere of the complex by a monodentate L ligand (pyridine (py) or 4-picoline (4-pic)) were performed for the complex series of cis-[RuCl2(P-P)(N-N)] in terms of pseudo-first order conditions. The catalytic studies of some of the complex obtained in this work in hydrogenation reactions of cyclohexene were carried out. For the catalytic reactions were used a stainless steel reactor purging with H2 pressure, temperature and agitation were controlled and the analysis of results were performed in a gas chromatograph with detector flame ionization detector (GC-FID) with a capillary column DB5. The catalytic reactions performed with the complex series of [RuCl2(PPh3)2(N)2] showed a high conversion of reactant (cyclohexene - CXE) to product (cyclohexane - CXA) and a high value of TOF (turnover frequency) above 1000 h-1, during 24 hours of reaction. For complex series of [RuCl2(dppb)(N)2] the values of conversion (%) and TOF (h-1) were not as high, but still significant. For the other tested complexes, the values were low and the conversions were not significant. / Neste trabalho, realizaram-se as sínteses e caracterizações dos complexos de fórmula geral cis-[RuCl2(PPh3)2(N)2], cis- [RuCl2(PPh3)2(N-N)], trans-[RuCl2(dppb)(N)2], cis-[RuCl2(dppb)(N-N)], cis-[RuCl2(PP)( N-N)] [PPh3 = trifenilfosfina, dppb = 1,4-bis(difenilfosfina)butano, (P-P) = bis(difenilfosfina)metano, 1,2-bis(difenilfosfina)etano e 1,3-bis(difenilfosfina)propano; N = piridina (py), 4-picolina (4-pic), 4-terc-butilpiridina (4t-Bupy), 4-vinilpiridina (4-Vpy) e 4-fenilpiridina (4-Phpy); N-N = 2,2 -bipiridina (bipy), 1,10-fenantrolina (fen), 4,4 - dimetil-2,2 -bipiridina (4-Mebipy), di-2-piridilcetona (dpk) e 4,4 -dimetoxi-2,2 -bipiridina (MeO-bipy)]. As caracterizações foram realizadas por meio de análise elementar, condutividade, espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IV), RMN de 31P{1H}, voltametria cíclica e voltametria de pulso diferencial e difração de raios X, quando se obteve cristais. Os estudos cinéticos de substituição de um ligante cloreto da esfera de coordenação do complexo por um ligante L monodentado (piridina (py) ou 4-picolina (4-pic)) foram realizados para os complexos da série cis-[RuCl2(P-P)(NN)] em condições de pseudo primeira ordem. Os estudos catalíticos de alguns dos complexos obtidos durante este trabalho em reações de hidrogenação do cicloexeno foram realizados. Para as reações catalíticas foi utilizado um reator de aço inox com pressão de H2, temperatura e agitação controladas e as análises dos resultados foram realizadas em um cromatógrafo a gás com detector de ionização por chama (GC-FID) com coluna capilar DB5. As reações catalíticas realizadas com os complexos da série [RuCl2(PPh3)2(N)2] apresentaram uma alta conversão de reagente (cicloexeno - CXE) em produto (cicloexano - CXA) e um alto valor de TOF (turnover frequency) acima de 1000 h-1, em 24 horas de reação. Para os complexos da série [RuCl2(dppb)(N)2] os valores de conversão (%) e TOF (h-1) não foram tão altos, mas ainda são significativos. Para os demais complexos testados, os valores encontrados foram baixos e as conversões não foram significativas.

Três catalisadores contendo o mesmo teor de fase ativa (20% de óxido de molibdênio e 4% de óxido de níquel), mas constituídos por diferentes suportes (alumina, sílica-alumina e alumina zeólita) foram preparados com o objetivo de se obter catalisadores bifuncionais com acidez distinta e boa dispersão da fase metálica visando analisar o papel da acidez do suporte na conversão da tetralina. Os catalisadores e seus respectivos suportes foram caracterizados na formas óxido e sulfeto e avaliados na reação de hidrogenação da tetralina, que representa bem os monoaromáticos presentes nas correntes de petróleo. A caracterização textural mostrou que tanto a área específica quanto o volume de poros foram pouco alterados após a incorporação dos óxidos metálicos aos suportes. Os catalisadores apresentaram uma dispersão relativamente boa da fase ativa, conforme indicado pelos resultados de MET, DRX e DRS. Os resultados obtidos por TPD de n-propilamina e por espectroscopia de IV de piridina mostraram que a incorporação de óxidos de molibdênio e níquel levou a um aumento da acidez de Brönsted, o que foi atribuído à criação de novos sítios ácidos associados ao óxido de molibdênio ou a sítios de interface deste com o suporte. Obteve-se uma boa correlação entre a atividade de conversão da tetralina e o rendimento em produtos aromáticos e abertura de ciclo naftênico com a acidez de Brönsted do suporte, com a seguinte ordem de atividade para a conversão da tetralina: NiMo/alumina < NiMo/sílica-alumina < NiMo/alumina zeólita. O aumento do rendimento de produtos de hidrogenação foi relacionado à existência de um efeito eletrônico entre os sítios de Brönsted do suporte e as partículas de sulfeto suportado. No entanto, para o catalisador suportado em alumina-zeólita, onde em princípio a fase hidrogenante estaria distante dos sítios ácidos, sugeriu-se a possibilidade de uma rota alternativa de hidrogenação a partir do metil-indano formado nos centros ácidos da zeólita. / Three sulfided catalysts with the same active phase content (20 wt% of molybdenum oxide and 4 wt% of nickel oxide) and deposited on different supports (alumina, silica-alumina and alumina-Y zeolite) were prepared aiming to obtain bifunctional catalysts with different acidities and good dispersion of the sulfide phase for analyzing the role of the support acidity on the hydroconversion of tetraline. The supports and respective catalysts were characterized in the oxide and sulfide forms and were evaluated for the hydroconversion of tetraline, which is representative of the monoaromatic compounds present in the diesel fraction. The textural characterization indicated that the specific surface areas as well as the pore volumes were very little affected by the impregnation of the metal oxides in the supports. The catalysts presented a relatively good dispersion of the active phase as indicated by TEM, XRD and DRS results. Pyridine IR spectroscopy and n-propylamine TPD results showed an increase of Brönsted acidity after impregnation of molybdenum and nickel oxides, which were attributed to the creation of new acidic sites associated to the supported molybdenum oxide or to sites at the interface of this oxide with the support. A good correlation of the support Brönsted acidity with the overall conversion of tetraline was observed, as well as with the aromatic and ring opening product yields. The following activity ranking for tetraline conversion was observed: NiMo/alumina < NiMo/silica-alumina < NiMo/alumina-zeolite. An increase of the hydrogenation product yields with the support acidity was also observed which was ascribed to an electronic effect between the support acidic Brönsted sites and the sulfide particles. However, for alumina-zeolite supported catalyst, where acidic and hydrogenating sites are not in close vicinity, an alternative reaction route was proposed considering the hydrogenation of the methyl-indane formed by tetraline isomerization on the Brönsted sites.

A modelagem e simulação de reatores trifásicos representa um grande desafio para simuladores de processo. Muitos estudos acadêmicos têm sido desenvolvidos com o objetivo de descrever e prever o comportamento desses equipamentos, quer seja em seu estado estacionário, quer seja as respostas dinâmicas. Várias são as abordagens aplicadas para tentar melhor refletir os fenômenos envolvidos nos reatores trifásicos, ponderando sempre o custo computacional de cada abordagem. Neste trabalho, um reator de hidrogenação seletiva de nafta de pirólise foi simulado baseado em dados publicados na literatura. O reator é do tipo leito gotejante (trifásico), e as reações consideradas são de pseudo-primeira ordem. A técnica aplicada foi a de modelagem matemática por células, onde os leitos catalíticos foram subdivididos em reatores tipo CSTR dinâmicos associados em série. A cada célula, um cálculo de flash foi associado, aperfeiçoando os balanços de massa e energia comumente empregados em reatores de leito gotejante. A abordagem termodinâmica utilizada para prever o equilíbrio líquido-vapor foi a i - i, com a equação de estado SRK associada a parâmetros de interação binária específicos para a solubilidade de hidrogênio em gasolina de pirólise. Os parâmetros de interação binária são provenientes do pacote termodinâmico do simulador iiSE. O modelo do reator foi implementado no software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization) consistindo em cerca de 9000 equações e variáveis. Os resultados obtidos com o modelo contruído foram similares aos reportados na literatura. A aplicação de modelagem por células mostrou-se não só aplicável mas também mais robusta do que as abordagens tradicionais que utilizam equações diferenciais ordinárias. A utilização da ferramenta EMSO para a modelagem por células mostrou-se ainda mais vantajosa ao permitir a avaliação do comportamento dinâmico do reator em algumas situações hipotéticas, mas que são bem comuns na indústria. / Modeling and simulation of three-phase reactors is a challenge for process simulators. Many academic studies have been developed in order to describe and predict the behavior of these equipments for both steady states or dynamic responses. There are several approaches applied trying to reflect better the phenomena involved in three-phase reactors, always considering the computational cost of each approach. In this work a selective hydrogenation reactor for pyrolysis naphtha was simulated based on published literature data.The reactor is trickle bed type and the reactions are considered pseudofirst order. The technique used is cell-network modeling, where the catalyst beds were subdivided into dynamics CSTR reactors linked in series. To each cell there is a calculation Flash associated, enhancing mass and energy balances commonly applied in TBR. The thermodynamic approach used to predict the vapor-liquid equilibrium was i- i with SRK equation of state, associated to specific binary interaction parameters for the solubility of hydrogen in pygas from the thermodynamic simulator package iiSE. The binary interaction parameters come from the thermodynamic package of IISE simulator. The reactor model was implemented in software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization) and consists of 9,000 equations and variables approximately. The results obtained with the model constructed here were similar to those reported in the literature. The use of cell-network modeling proved to be not only applicable but also more robust than the traditional approaches that use ordinary differential equations. The use of EMSO tool for cell-network modeling proved to be even more advantageous because allows the evaluation of some dynamic behavior of the reactor for hypothetical situations but quite common in the industry.

Orientador: Luiz Carlos Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_DimasJosedaPaz_D.pdf: 6787500 bytes, checksum: 4cdb1c2dbc5967cdef9ab7564d8c0118 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A (-)-dictiostatina (1) é uma macrolactona de origem marinha, que foi isolada por Pettit e col. em 1994 da esponja Spongia sp. e posteriormente, por Wright e col. a partir da esponja Lithistida. A (-)-dictiostatina (1) exibe uma potente atividade antitumoral, inibindo a proliferação de células cancerígenas em concentração nanomolar. Descrevemos aqui, nossos resultados na preparação do fragmento C11-C26 (1.72) da (-)-dictiostatina (1). A síntese deste fragmento envolveu as reações aldólicas do tipo syn na preparação dos adutos aldólicos 54 e 1.38, hidrogenação catalítica para a formação do centro C16 na lactona 1.6, reação de HWE entre os fragmentos 1.23 e 1.33 conduzindo de forma eficiente a enona 1.40, redução 1,3-syn nas condições de Narasaka e por fim reação de Wittig para estabelecer as ligações duplas (C23-C26). A síntese do fragmento C11-C26 (1.72) foi concluída de maneira eficiente, envolvendo 26 etapas e rendimento global de 5,5% a partir do éster de Roche (rota linear mais longa). Esta rota é, em princípio, aplicável na preparação deste fragmento e análogos numa escala maior. / Abstract: The macrolactone (-)- dictyostatin (1) exhibits potent antitumor activity and inhibits the growth of a variety of cancer cell lines at low nanomolar levels. This compound was first isolated in small amounts by Pettit et al. in 1994 from a marine sponge of the genus Spongia sp, and more recently by Wright et al. from a Lithistida sponge. We wish to describe here our successful efforts towards the preparation of the C11-C26 fragment (1.72) of (-)-dictyostatin (1). The C11-C26 fragment (1.72) waas prepared from Roche ester in 5,5% overall yield after a sequence involving 26 steps (longest linear sequence). Notable features of this approach include an efficient syn-aldol reaction, a selective hydrogenation reaction for the creation of the C16 stereocenter in lactone 1.6, a very efficient HWE reaction to prepare fragment 1.40, and diastereoselective reduction using Narasaka's methodology followed by a Wittig reaction to establish the double bond at C23-C26. As a result, the synthetic route for the C11-C26 fragment (1.72) described here is amenable of to a gram scale up and is, in principle readily applicable for the preparation additional analogs. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Quimica