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Previous issue date: 2016-04-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The application of zeolites in catalytic processes is of great interest in several
chemical reactions that involves transformation of biomass into higher value-added
products. In a similar sense, conversion of fatty acids into esters catalyzed by Hzeolites
have sprouted a widely-varied academic and industrial attention due to it
providing a sustainable route inside the Green Chemistry for the production of
chemicals and energy, of interest in biodiesel synthesis. Thermogravimetric analysis
(TGA-IR), FTIR and FTIR-ATR spectroscopy, and theoretical studies [DFT method at
M06-2X/6-31G(D) level] as support of experimental data are employed to investigate
the adsorption of methanol and acetic acid as reaction models of fatty acids on the
surface of H-Beta and H-ZSM-5 zeolites. The results obtained by TGA-IR for
adsorption of acetic acid and methanol in both zeolites show different processes of
mass loss that correlated with the adsorption mode (physical and chemical
adsorption). The spectra obtained by FTIR-ATR show that acetic acid is molecularly
adsorbed on H-Beta through the carbonyl group on the Brønsted site and, by the
hydroxyl group on the Lewis site, the experimental evidence is supported by the
theoretical vibrational analysis. The acetic acid adsorption by C=O on the Brønsted
site is more stable than other proposals of adsorption found in the literature. For HZSM-
5 zeolite, FTIR-ATR spectrum reported changes in the structural composition of
the material, therefore it was not possible to compare theoretical and experimental
results. Moreover, different models of adsorption/co-adsorption of acetic acid and
methanol on the surface of H-zeolites have been studied by theoretical calculations
in order to provide information that could be helpful in the interpretation of the first
step of the mechanism of acetic acid esterification with methanol on H-Beta and HZSM-
5 zeolites. / A aplicação de zeólitas em processos catalíticos é de grande interesse em inúmeras
reações químicas para transformação de biomassa em produtos de maior valor
agregado. Neste sentido a conversão de ácidos graxos em ésteres catalisadas por
H-zeólitas recentemente ganha grande atenção na academia e na indústria uma vez
que fornece uma rota sustentável dentro da Química Verde destinada à produção de
produtos químicos e energia, de interesse na produção de biodiesel. Assim, a
reação de esterificação por catálise heterogênea é complexa envolvendo inúmeros
passos reacionais na superfície que podem ocorrer simultaneamente sendo de
interesse também compreender os passos elementares envolvidos nesta reação.
Nesta dissertação buscou-se compreender o processo de adsorção de metanol e
ácido acético como modelos de reação para ácidos graxos sobre a superfície da
zeólita H-Beta e H-ZSM-5 por termogravimetria (TGA-IV), espectroscopia (FTIR e
FTIR-ATR) e a aplicação de estudos teóricos [cálculos DFT a nível M06-2X/6-
31G(D)] como suporte aos dados experimentais. Os resultados encontrados para
ambas as zeólitas por TGA-IV permitiram estudar a adsorção de ácido acético e
metanol, sendo identificados diferentes processos de perda de massa
correlacionados com a forma de adsorção (adsorção física e química). Os espectros
obtidos por FTIR-ATR nos indicaram que o ácido acético se encontra
molecularmente adsorvido sobre H-Beta, a partir do grupo carbonila com os sítios de
Brønsted e o grupo hidroxila com o sítio de Lewis, é comprovada pelas frequências
vibracionais do modelo teórico. A adsorção de ácido acético por C=O sobre o sítio
de Brønsted é mais estável que outras propostas encontradas na literatura. Para a
zeólita H-ZSM-5 os espectros de FTIR-ATR informaram alterações na composição
estrutural do material o qual não foi possível realizar comparações com estudo
teórico. Por outro lado os cálculos teóricos puderam prever diferentes modelos de
adsorção/co-adsorção de ácido acético e metanol sobre a superfície de H-zeólitas a
fim de proporcionar informações que podem auxiliar a interpretação do primeiro
passo da reação de esterificação ácido acético e metanol em H-Beta e H-ZSM-5.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/809 |
| Date | 07 April 2016 |
| Creators | Gomes, Glaucio José |
| Contributors | Lindino, Cleber Antônio, Siqueira, Jair Antonio Cruz, Scremin, Fernando Reinoldo |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Energia na Agricultura, UNIOESTE, BR, Agroenergia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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