Zeolite structure can profoundly promote the activity of supported platinum. In addition, catalytic performances of Pt/ZSM-12 catalysts vary dramatically with platinum deposition procedure, namely ion exchange (IE) and impregnation procedure (IMP). Supported platinum prepared by IMP is more active than the Pt prepared by IE. The MCP/MCH ratio in benzene hydrogenation as an indication of bifunctional catalysis is significantly higher for IE Pt than IMP Pt. IE preparing platinum is located inside ZSM-12 pore and IMP preparing platinum is deposited on the external surface of ZSM-12. After steam treatment, it is found that Pt-atom perfectly migrates from internal channel to external surface and agglomerates into larger particle size for Pt(IE,0.100%,c) and Pt(IMP,0.123,a) catalysts. In contrast to the results of pure benzene hydrogenation at lower temperature (210¢J/240¢J), they are found that if all prepared various Pt/ZSM-12 catalysts were above the inversion temperature (Ti) then the benzene hydrogenation conversion over Pt(IE,0.100%,c) sample is higher than over Pt(IMP,0.123%,a) sample owing to latter provides less Pt-H+ active sites, as well as Pt(IMP,0.123%,a) sample is the most effective catalyst for toluene disproportionation and transalkylation with 1,2,4-trimethylbenzene. Owing to transformation generally is performed at higher temperature, such as above 400¢J, their operation temperatures are indeed above the inversion temperature (Ti) for all Pt/ZSM-12 catalysts. In situ comparing their benzene hydrogenation in transformation, including disproportionation and transalkylation, is suitable and valuable for understanding and determinating the characteristics of Pt/ZSM-12 zeolite catalysts. Relative conversion of benzene hydrogenation in transformation is the probe of characterizing the Pt-location onto ZSM-12 zeolite.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / factor responsible for climate change worldwide. In recent years, several research are intended to developing new methods and technologies to capture and separation CO2. The use of the adsorption method for separating CO2 is a promising alternative in view of the potential to reduce energy costs by eliminating aqueous solutions and providing capture and regeneration rates adequate. In this context, this paper presents the synthesis of composite type materials ZSM-12 / MCM-41 and ZSM-12 / MCM-48, seeking to combining the properties of the zeolitic material to the structural advantages of mesoporous materials, resulting in obtaining materials with high CO2 adsorption capacity. For this, the materials were synthesized by hydrothermal method and mechanosynthesis. The materials were characterized by XRD, absorption spectroscopy in the infrared, thermal analysis, adsorption-desorption analysis of N2 A 77 K, SEM and TEM. The CO2 adsorption capacity of these materials were investigated by gravimetric analysis. The results obtained from the characterization techniques showed that the synthesis methodology, used for desilication phase of ZSM-12, was efficient in obtaining a composite material with integrated micro and mesoporous phases. On the other hand, the results showed that by mechanosynthesis was possible to obtain materials formed by mixing between the micro and mesoporous phases. Also, comparing the results of adsorption CO2 the obtained composite materials by hydrothermal method with those obtained by mechanosynthesis it was concluded that the adsorption capacity is influenced by crystallinity and amount of the phase ZSM-12. The results showed from adsorption, in general, ZM48-75 samples, ZM41 A/MH R3 and ZM41-50 showed higher adsorption capacity than pure zeolitic and mesoporous materials, respectively. Thus, the composite materials of the type ZSM-12/ZSM-41 and MCM-12/MCM-48 are promising adsorbents for CO2 separation. / O aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera é apontado como o principal fator responsável pelas mudanças climáticas em escala mundial. Nos últimos anos, várias pesquisas têm por finalidade o desenvolvimento de novos métodos e tecnologias para captura e separação de CO2. A utilização do método de adsorção para separação de CO2 é uma alternativa promissora, tendo em vista o potencial para reduzir os custos energéticos, eliminando soluções aquosas e proporcionando captura e taxa de regeneração adequadas. Nesse contexto, neste trabalho apresenta-se a síntese de materiais compósitos do tipo ZSM-12/MCM-41 e ZSM-12/MCM-48, visando combinar as propriedades do material zeolítico com as vantagens estruturais dos materiais mesoporosos, resultando na obtenção de materiais com elevadas capacidades de adsorção de CO2. Para isto, os materiais foram sintetizados pelo método hidrotérmico e por mecanosíntese. Os materiais obtidos foram caracterizados por DRX, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise térmica, analise de adsorção-desorção de N2 A 77 K, MEV e TEM. A capacidade de adsorção de CO2 destes materiais foi investigadas através da análise gravimétrica. As técnicas de caracterização mostraram que a metodologia de síntese adotada via dessilicalização da fase ZSM-12 foi satisfatória na obtenção de um material compósito com as fases micro e mesoporosas integradas. Por outro lado, os resultados evidenciaram que através da mecanosíntese foi possível obter materiais formados pela mistura entre as fases micro e mesoporosas. Além disso, comparando-se os resultados de adsorção de CO2 dos materiais compósitos obtidos via método hidrotérmico com os obtidos via mecanosíntese foi possível concluir que a capacidade de adsorção é influenciada pela cristalinidade ou teor da fase ZSM-12. Considerando-se os resultados de adsorção apresentados, de maneira geral, as amostras ZM48-75, ZM41-A/R3-MH e ZM41-50, apresentaram maior capacidade de adsorção que os materiais zeolíticos e mesoporosos puros, respectivamente. Sendo assim, os materiais compósitos do tipo ZSM-12/MCM-41e ZSM-12/MCM-48 são promissores adsorventes para separação de CO2.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / factor responsible for climate change worldwide. In recent years, several research are intended to developing new methods and technologies to capture and separation CO2. The use of the adsorption method for separating CO2 is a promising alternative in view of the potential to reduce energy costs by eliminating aqueous solutions and providing capture and regeneration rates adequate. In this context, this paper presents the synthesis of composite type materials ZSM-12 / MCM-41 and ZSM-12 / MCM-48, seeking to combining the properties of the zeolitic material to the structural advantages of mesoporous materials, resulting in obtaining materials with high CO2 adsorption capacity. For this, the materials were synthesized by hydrothermal method and mechanosynthesis. The materials were characterized by XRD, absorption spectroscopy in the infrared, thermal analysis, adsorption-desorption analysis of N2 A 77 K, SEM and TEM. The CO2 adsorption capacity of these materials were investigated by gravimetric analysis. The results obtained from the characterization techniques showed that the synthesis methodology, used for desilication phase of ZSM-12, was efficient in obtaining a composite material with integrated micro and mesoporous phases. On the other hand, the results showed that by mechanosynthesis was possible to obtain materials formed by mixing between the micro and mesoporous phases. Also, comparing the results of adsorption CO2 the obtained composite materials by hydrothermal method with those obtained by mechanosynthesis it was concluded that the adsorption capacity is influenced by crystallinity and amount of the phase ZSM-12. The results showed from adsorption, in general, ZM48-75 samples, ZM41 A/MH R3 and ZM41-50 showed higher adsorption capacity than pure zeolitic and mesoporous materials, respectively. Thus, the composite materials of the type ZSM-12/ZSM-41 and MCM-12/MCM-48 are promising adsorbents for CO2 separation. / O aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera é apontado como o principal fator responsável pelas mudanças climáticas em escala mundial. Nos últimos anos, várias pesquisas têm por finalidade o desenvolvimento de novos métodos e tecnologias para captura e separação de CO2. A utilização do método de adsorção para separação de CO2 é uma alternativa promissora, tendo em vista o potencial para reduzir os custos energéticos, eliminando soluções aquosas e proporcionando captura e taxa de regeneração adequadas. Nesse contexto, neste trabalho apresenta-se a síntese de materiais compósitos do tipo ZSM-12/MCM-41 e ZSM-12/MCM-48, visando combinar as propriedades do material zeolítico com as vantagens estruturais dos materiais mesoporosos, resultando na obtenção de materiais com elevadas capacidades de adsorção de CO2. Para isto, os materiais foram sintetizados pelo método hidrotérmico e por mecanosíntese. Os materiais obtidos foram caracterizados por DRX, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise térmica, analise de adsorção-desorção de N2 A 77 K, MEV e TEM. A capacidade de adsorção de CO2 destes materiais foi investigadas através da análise gravimétrica. As técnicas de caracterização mostraram que a metodologia de síntese adotada via dessilicalização da fase ZSM-12 foi satisfatória na obtenção de um material compósito com as fases micro e mesoporosas integradas. Por outro lado, os resultados evidenciaram que através da mecanosíntese foi possível obter materiais formados pela mistura entre as fases micro e mesoporosas. Além disso, comparando-se os resultados de adsorção de CO2 dos materiais compósitos obtidos via método hidrotérmico com os obtidos via mecanosíntese foi possível concluir que a capacidade de adsorção é influenciada pela cristalinidade ou teor da fase ZSM-12. Considerando-se os resultados de adsorção apresentados, de maneira geral, as amostras ZM48-75, ZM41-A/R3-MH e ZM41-50, apresentaram maior capacidade de adsorção que os materiais zeolíticos e mesoporosos puros, respectivamente. Sendo assim, os materiais compósitos do tipo ZSM-12/MCM-41e ZSM-12/MCM-48 são promissores adsorventes para separação de CO2.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-21T11:11:40Z No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:37:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:37:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:37:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJRSJ.pdf: 5314232 bytes, checksum: 9352e78958e9a2f45a12e9a77f564bdd (MD5) Previous issue date: 2015-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / It was studied the catalytic performance of ZSM-12 zeolites modified by desilication in the cracking of naphthenic hydrocarbons. ZSM-12 zeolites with nominal a SiO2/Al2O3 ratio were synthesized during 96 or 144 h under hydrothermal conditions and the obtained zeolites were treated with NaOH solutions under different conditions. The samples were characterized by thermogravimetric analysis (TA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N2 physisorption, temperature programmed desorption of ammonia (NH3-TPD), 27Al MAS NMR spectroscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and infrared spectroscopy (Py-FTIR). The treatment with NaOH solutions under mild conditions was more effective for the ZSM-12 zeolite synthesized during 96 h. For the HZ12-96-0,2 sample, obtained by treatment at 35 °C with 0.2 mol.L-1 NaOH solution during 15 min, it was verified an increase in the external surface area and the formation of mesopores in the range of 2 to 14 nm. On that zeolite occurred a higher yields to light olefins during the cracking of cyclohexane at 400 °C and also in the cracking of methyl and ethylcyclohexane at 450 °C. This result was mainly related to the higher density of acid sites exhibited by the HZ12-96-0,2 zeolite compared with the parent ZSM-12 one, as consequence of the applied alkaline treatment. It was also verified that the ZSM-12 zeolites modified by more severe alkaline treatment (0.5 or 1.0 mol.L-1 NaOH solution at 80 °C for 30 min) presented significant increase of the external surface area and mesopores volume. The catalytic cracking of cyclohexane, methylcyclohexane and ethylcyclohexane at 500 °C, as well as the physicochemical characteristics of the MZ12-96-0,5 zeolite enhanced the formation of light olefins. The highest yield to light olefins was obtained on that zeolite during the cracking of ethylcyclohexane, which increased 9% when compared with the yield obtained on the not modified HZSM-12 zeolite. The selectivity to light olefins on the studied HZSM-12 zeolites was strongly influenced by presence of a side chain in the naphthenic ring (methyl or ethyl), as well as by the employed cracking operating conditions. / Estudou-se o desempenho de zeólitas ZSM-12 modificadas por dessilicalização no craqueamento de hidrocarbonetos naftênicos. Zeólitas ZSM-12 com razão SiO2/Al2O3 igual a 80 foram sintetizadas em 96 ou 144 h sob condições hidrotérmicas. As zeólitas ZSM-12 obtidas foram modificadas sob diferentes condições de tratamento alcalino com soluções de NaOH e posteriormente caracterizadas por termogravimetria, difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura, fisissorção de nitrogênio, dessorção de amônia à temperatura programada, ressonância magnética nuclear do 27Al, espectroscopia de energia dispersiva de raios X e espectroscopia na região do infravermelho com adsorção de piridina. O tratamento alcalino, sob condições mais brandas, foi mais efetivo para a zeólita ZSM-12 sintetizada em menor tempo de cristalização (96 h). Para a zeólita HZ12-96-0,2, obtida por tratamento com solução de NaOH 0,2 mol.L-1 a 35 °C por 15 min, verificou-se um aumento na área superficial externa e distribuição de tamanho de mesoporos entre 2 e 14 nm. Nessa zeólita, ocorreu um maior rendimento a olefinas leves no craqueamento de cicloexano a 400 °C e, também, no craqueamento de metil- e etil-cicloexano realizado a 450 °C. Esse resultado foi relacionado, principalmente, com a maior concentração de sítios ácidos na zeólita HZ12- 96-0,2, em relação à zeólita HZSM-12 precursora, como consequência do tratamento alcalino. Verificou-se, também, que as zeólitas ZSM-12 modificadas por tratamento alcalino, sob condições mais severas (solução de NaOH 0,5 ou 1,0 mol.L-1 a 80 °C por 30 min), apresentaram aumento significativo de área superficial externa e volume de mesoporos. O craqueamento de cicloexano, metil- e etil-cicloexano realizado a 500 °C, assim como as características físicas e químicas da zeólita MZ12-96-0,5, favoreceram a formação de olefinas leves. O maior rendimento a olefinas leves ocorreu durante o craqueamento do etil-cicloexano sobre essa zeólita, com aumento desse rendimento em torno de 9% quando comparado ao rendimento obtido sobre a zeólita HZSM-12 não modificada. A seletividade a olefinas leves sobre as zeólitas HZSM-12 preparadas neste estudo sofreu forte influência da presença da cadeia lateral no anel naftênico (metil ou etil), assim como também das condições operacionais de craqueamento empregadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5665.pdf: 8947970 bytes, checksum: 3a1ee8be44b336d4926a11f4c9cc20eb (MD5) Previous issue date: 2013-09-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / The research addressed the generation of mesoporosity in the zeolite ZSM-12 (MTW). In the first part we studied the synthesis of ZSM-12 via conventional methodology and in the presence of a mesopore directing agent, organosilane [3-(Trimethoxy-silyl)propyl] octadecyldimethylammonium chloride (TPOAC). It was verified to influence the TPOAC/SiO2 and H2O/SiO2 ratios and, also the aging of the reaction mixture, temperature and time of the hydrothermal treatment. In the second part we studied the formation of mesoporosity by post-synthesis treatment with alkaline solution (NaOH). For optimization of such treatment the concentration of the NaOH solution and the temperature were varied. The zeolites were characterized by X-ray diffraction, chemical analysis by energy-dispersive X-ray spectroscopy, N2 adsorption/desorption, scanning electron microscopy, nuclear magnetic resonance of 27Al, and temperature-programmed desorption of ammonia. By the analyses of X-ray diffraction and Rietveld refinement, we verified a decrease in crystallization kinetics with increasing TPOAC/SiO2 ratio and a tendency for simultaneous crystallization of MFI and MTW phases with increasing H2O/SiO2 ratio, temperature and aging time. It was possible to obtain mesoporous ZSM-12 with high purity and crystallinity with only small quantities of TPOAC and relatively long crystallization times. For ZSM-12 zeolites treated in basic medium, there was the formation of mesopores in the range from 2.9 to 23 nm due to the silicon extraction from the crystalline framework, which caused a decrease in the volume of micropores and an increase in the total acidity, assigned to the decrease in Si/Al ratio. In the cracking of cyclohexane at 400 °C, although the presence of mesoporosity had caused a decrease in the total acidity, the zeolites synthesized with TPOAC showed similar conversions to conventional zeolite with minimal catalytic deactivation, which was attributed to the better mass transfer and less coke formation. The ZSM-12 zeolites treated with NaOH exhibited activity and stability similar to those obtained in the presence of TPOAC. By its higher proportion of strong acid sites, the conventional ZSM-12 zeolite showed higher hydrocarbon yields in the range from C2 to C4 in comparison with the mesoporous zeolites, with the latter showing a higher yield for C6 hydrocarbons. / A pesquisa abordou a geração de mesoporosidade na zeólita ZSM-12 (MTW). Numa primeira parte estudou-se a síntese da ZSM-12 via metodologia convencional (hidrotérmica) e na presença de um agente direcionador de mesoporos, o organossilano cloreto de 3-(trimetoxi-silil)propil-octadecildimetil amônio (TPOAC). Verificou-se a influência das razões TPOAC/SiO2 e H2O/SiO2 e, também, da temperatura, tempo de envelhecimento da mistura reacional e tempo de tratamento hidrotérmico. Na segunda parte estudou-se a formação de mesoporosidade por tratamento pós-síntese com solução alcalina (NaOH). Para a otimização desse tratamento, variou-se a concentração da solução de NaOH e a temperatura. As zeólitas obtidas foram caracterizadas por difratometria de raios X, análise química por espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de N2, microscopia eletrônica de varredura, ressonância magnética nuclear do 27Al e dessorção de amônia à temperatura programada. Pelas análises de difratometria de raios X e refinamento de Rietveld, verificou-se um decréscimo da cinética de cristalização com o aumento da razão TPOAC/SiO2 e uma tendência à cristalização simultânea das fases MTW e MFI com o aumento da razão H2O/SiO2, da temperatura e do tempo de envelhecimento. Foi possível obter ZSM-12 mesoporosa com alta pureza e cristalinidade somente com pequenas quantidades de TPOAC e tempos de cristalização relativamente longos. Para as zeólitas ZSM-12 tratadas em meio básico, houve a formação de mesoporos na faixa de 2,9 a 23 nm devido à extração de silício da rede cristalina, o que provocou uma diminuição do volume de microporos e um aumento da acidez total pela diminuição da razão Si/Al. No craqueamento de cicloexano em fase gasosa a 400 °C, as zeólitas sintetizadas com TPAOC, embora a presença de mesoporosidade tenha provocado uma diminuição na acidez total, apresentaram conversões semelhantes às da zeólita convencional com mínima desativação catalítica, o que foi atribuído à boa transferência de massa e menor formação de coque. As zeólitas ZSM-12 tratadas com NaOH exibiram atividade e estabilidade similares às obtidas na presença de TPOAC. Pela sua maior proporção de sítios ácidos fortes, a zeólita ZSM-12 convencional apresentou rendimentos maiores a hidrocarbonetos C2 a C4 do que as zeólitas contendo mesoporos, com estas últimas apresentando maior rendimento a hidrocarbonetos C6.

The ZSM-12 zeolite is high silica material, with a one-dimensional pore structure that makes it presents a high performance as a catalyst in the hydroisomerization of hydrocarbons. For the synthesis of ZSM-12 in most cases, reagents are required that results in the process, for example, the use of organic agents drivers structure and / or a reactant to some sources have different values, the most interesting use which has the lowest value to make the synthesis more feasible in industrial scale. In this work we developed a synthesis route of zeolite ZSM-12 using a silica source more viable than the silica gel, sodium metassilicate. Samples were synthesized by the hydrothermal method at a temperature of 160 ° C using the following reagents: silica gel, sodium metassilicate, sodium hydroxide, pseudobohemita, tetraethylammonium hydroxide, sulfuric acid. After synthesis the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), absorption spectroscopy in the infrared (FT-IR), thermal analysis (TG / DTA), determination of surface area (BET) and scanning electron microscopy (MEV) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A ZSM-12 é uma zeólita rica em sílica, com uma estrutura de poros unidimensionais que faz com que ela apresente um grande desempenho como catalisador em reações de hidroisomerização de hidrocarbonetos. Para a síntese da ZSM-12, na maioria das vezes, são necessários reagentes que encarecem o processo, como por exemplo, o uso de agentes orgânicos direcionadores de estrutura ou/e algumas fontes de um reagente possuir valores diversos, sendo o mais interessante usar o que tem o valor mais baixo para tornar a síntese mais viável em escala industrial. No presente trabalho foi desenvolvida uma rota de síntese da zeólita ZSM-12 utilizando uma fonte de sílica mais viável que a sílica gel, o metassilicato de sódio. As amostras foram sintetizadas pelo método hidrotérmico à temperatura de 160°C, utilizando os seguintes reagentes: sílica gel, metassilicato de sódio, hidróxido de sódio, pseudobohemita, hidróxido de tetraetilamônio, ácido sulfúrico. Após as sínteses as amostras obtidas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FT-IR), análises térmicas (TG/DTA), determinação da área superficial (BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV).

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