[pt] Esta tese descreve a síntese de um óxido misto de Zn e Zr (ZnxZr1-xOy),
mediante uma técnica ainda não reportada e a utilização deste material na síntese
de acetona a partir de etanol. O objetivo foi desenhar um catalisador com
propriedades óxido-redutoras e capacidade de se autorregenerar após cada ciclo. A
zircônia monoclínica (m-ZrO2) é um óxido já usado em catálise devido às suas
propriedades ácido-básicas, mas com fracas propriedades óxido-redutoras. Estas
últimas poderiam ser promovidas mediante dopagem substitucional deste material.
A inserção de pequeníssimas quantidades de Zn na rede da m-ZrO2, mostraram
um incremento apreciável na sua redutibilidade. O material obtido foi
caracterizado por diversas técnicas e testado na obtenção de acetona a partir de
etanol. O resultado indicou que a dopagem permitiu a formação de vacâncias de
oxigênio, as quais promoveram a mobilidade do oxigênio até a superfície e, com
isso, aumentaram redutibilidade do material. A seletividade da reação de
conversão de etanol teve como produto maioritário a acetona. Foi demostrado que
a regeneração do catalisador se deve a espécies oxidantes provenientes da
dissociação da água presente no médio reacional; esta dissociação ocorreu nas
vacâncias superficiais. Assim, demonstrou-se que a técnica desenvolvida no
presente estudo, além de simples, resultou efetiva na síntese do óxido misto de Zn
e Zr, um catalisador de composição simples, capaz de conduzir os diferentes
passos do mecanismo na síntese de acetona. Considera-se que esta é a primeira
etapa na sua viabilização comercial. / [en] This thesis describes the synthesis process of a mixed oxide with Zn and Zr
(ZnxZr1-xOy), through a not yet published technique, as well as the utilization of
this material in the acetone synthesis from ethanol. The mean goal was to design a
catalyst with enhanced oxy-reduction properties and capability for selfregeneration
after each cycle. Monoclinic zirconia (m-ZrO2) is already used in
catalysis due to its acidic-basic properties, although its oxy-reduction properties
are negligible. The enhancement of the oxy-reduction properties can be reached
by substitutional doping of this material with a lower oxidation state metal. The
insertion of very small quantities of Zn in the m-ZrO2 lattice, showed a high
increment of its reducibility. The mixed oxides obtained were characterized by
several techniques and catalytically tested in the acetone synthesis from ethanol.
The results showed that doping allows the formation of oxygen vacancies, which
allow oxygen mobility and therefore, the enhancement of reducibility. The
reaction selectivity had acetone as majority product. It was shown that water is
also produced and that it is dissociated in the oxygen vacancies generating oxidant
species. The catalysts regeneration occurs due to those oxidant species. Therefore,
it was demonstrated that the technique developed in this study was easy and
effective in the synthesis of the mixed oxide with Zn and Zr, a catalyst with
simple composition able to conduct every step of the acetone synthesis. This is
considered the first step in the commercial feasibility of this material.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:49006 |
| Date | 16 July 2020 |
| Contributors | ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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