Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo restrito: Capítulos 2. Parte experimental; 3. Resultados e Discussão e 4. Conclusão e Perspectivas. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-01T17:09:00Z
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Previous issue date: 2018-05-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização de catalisadores heterogêneos à base de silício e/ou estanho para aplicações em química fina, com foco específico na peneira molecular Sn-MCM-41, preparada via rota de precipitação, e no SnO2, via confined space synthesis usando resina de troca-iônica como macrotemplate. A caracterização dos materiais de tipo MCM-41 sintetizados foi realizada por DRX, FTIR, FRX/EDX, análises térmicas, RMN-RAM de 29Si e 13C, UV-Vis DRS, medidas de área superficial e volume de poro por dessorção de molécula-prova e MEV/BKS. As técnicas utilizadas permitiram observar que esses materiais possuem arranjo hexagonal de poros com paredes amorfas e que a incorporação de Sn4+ na estrutura não colapsou o ordenamento dos mesoporos. Mudanças estruturais associadas com a substituição isomórfica levaram a maior estabilidade térmica do direcionador orgânico nos poros do material e foram atribuídas à formação de espécies de Sn4+ nas paredes dos poros com coordenação majoritariamente tetraédrica. Esse acúmulo nas paredes dos poros também levou a uma maior condensação dos grupos silicatos devido à substituição isomórfica. Os materiais também apresentaram elevada área superficial, que decai com o incremento de estanho, e que é condizente com as partículas nanoestruturadas visualizadas. Já para os sólidos obtidos via confined space synthesis foi realizada a caracterização tanto dos precursores sintéticos quanto dos materiais finais utilizando DRX, MEV/BKS, FRX/EDX, CHN, FTIR, análises térmicas, espectroscopias Raman e UV-Vis DRS. Foi observado nos precursores poliméricos que a troca-iônica com o íon Sn4+ levou a supersaturação da matriz polimérica devido à reação de hidrólise do íon e que esta não mudou a estabilidade térmica da matriz. Já o tratamento hidrotérmico desse precursor levou à pré-formação do SnO2 na matriz, acarretando no estreitamento da distribuição do tamanho de pérola e no incremento da estabilidade térmica da mesma. Os materiais obtidos após tratamento térmico dos precursores apresentaram estrutura cristalina do tipo rutilo, esperada para o SnO2, e retiveram o formato esférico da matriz polimérica, porém com tamanhos de partícula menores que as últimas (entre
40 e 45 μm). Essa redução foi associada à contração do retículo cristalino dos óxidos e ao processo de degradação da matriz em paralelo à cristalização da fase desejada. O procedimento sintético provocou o surgimento de vacâncias de oxigênio nesses materiais, importantes na ativação de espécies de oxigênio em reações de oxidação. / The present work comprises the synthesis and characterization of heterogeneous catalysts based on silicon and/or tin for fine chemical applications, with specific focus on the Sn-MCM-41 molecular sieve, prepared by a precipitation route, and SnO2 prepared by confined space synthesis using an ion-exchange resin as a macrotemplate. The characterization of MCM-41-type materials was performed by XRD, FTIR, XRF/EDX, thermal analysis, 29Si and 13C NMR MAS, UV-Vis DRS, surface area and pore volume measurements by desorption of a probe molecule and SEM/BKS. The techniques showed that these materials have an hexagonal arrangement of pores with amorphous walls and that the incorporation of Sn4+ into the structure did not collapse the mesopore ordering. Structural changes associated with isomorphic substitution led to greater thermal stability of the organic structural directing agent in the pores of the material and were attributed to the formation of Sn4+ species in the pore walls, mostly with tetrahedral coordination. This accumulation in the pore walls also led to greater condensation of the silicate groups due to isomorphic substitution. The materials also presented high surface area, which decays with the increase of the metal ion, and is in agreement with the visualized nanostructured particles. As for the materials obtained via confined space synthesis, the characterization was performed on both synthetic precursors and final materials with the aid of XRD, SEM/BKS, XRF/EDX, CHN, FTIR, thermal analysis, Raman spectroscopy and UV-Vis DRS. It was observed in the polymer precursors that ion exchange with the Sn4+ ions led to supersaturation of the polymer matrix due to the hydrolysis of the same ion and that this did not change the thermal stability of the matrix. On the other hand, the hydrothermal treatment of this precursor led to the pre-formation of SnO2 in the matrix, resulting in the narrowing of the pearl size distribution and in the increase of its thermal stability. The materials obtained after thermal treatment of the precursors showed a rutile type crystal structure, expected for SnO2, and retained the spherical shape of the polymer matrix, but with smaller particle sizes than the latter (between 40 e 45 μm). This reduction was associated to the contraction of the crystal lattices of the oxide and the degradation of the matrix in parallel to the crystallization of the desired phase. The synthetic procedure caused the appearance of oxygen vacancies in these materials, important in the activation of oxygen species in oxidation reactions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/31963 |
| Date | 19 June 2017 |
| Creators | Aiube, Carlos Martins |
| Contributors | Macedo, Julio Lemos de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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