Compostos lamelares com potencial atividade catalítica em reações de transesterificação metílica de óleo de soja

Abstract

Resumo: Catalisadores atuando em meio heterogêneo facilitam o processo de separação dos sólidos e dos produtos de reação, permitindo o seu reuso e/ou reciclagem. As matrizes mais utilizadas para a intercalação de espécies aniônicas com atividade catalítica são os hidróxidos duplos lamelares (HDL), os hidroxissais lamelares (HSL) e os hidroxissais duplos lamelares (HSDL), possuindo respectivamente as formulações genéricas: M2+1-xM3+x(OH)2(An-)x/n.mH2O, M2+ (OH)2-x(An-)x/n.mH2O e Ma2+1-y Mb2+y (OH)2-x(An-)x/n.mH2O onde M2+ e M3+ são metais divalentes e trivalentes, Ax-, o aníon intercalado e Ma2+ e Mb2+ representam os dois metais da estrutura. O presente trabalho teve como objetivo a intercalação dos aníons molibdato (MoO42-) e tungstato (WO42-) em HDL de Mg/Al e HSDL de Zn/Ni, Zn/Co, Zn/Cu, obtidos por diferentes métodos, essas sínteses foram realizadas de forma inédita. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), analise térmica (TGA/DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia Raman. Apos caracterização, os materiais foram investigados como catalisadores para a reação de transesterificação metílica de óleo de soja, sendo os HSDL nunca usados para esta finalidade. As técnicas analíticas mostraram o sucesso na intercalação dos íons cloreto, molibdato e tungstato, tendo íons carbonato como contaminante. No caso dos HDL o material não apresentou atividade catalítica; os HSDL de Zn/Co, Zn/Cu não intercalaram aníons molibdato, porem apresentaram elevada atividade catalítica; e o HSDL Zn/Ni intercalou os aníons molibdato e tungstato. Os materiais sólidos se mostraram ativos, onde conversões elevadas foram obtidas e melhoradas com a intercalação dos aníons. Os catalisadores obtidos são de fácil separação do meio reacional e preservam sua estrutura apos vários ciclos de reação. Palavras Chave: compostos lamelares, intercalação, biodiesel, molibdato, tungstato, transesterificação.

Abstract:Catalysts acting in heterogeneous medium facilitate the separation of solids and reaction products, allowing their reuse or recycling. The matrices more frequently used for the intercalation of anionic species with catalytic activity are the layered double hydroxides (HDL), the layered hydroxide salts (HSL) and the layered double hydroxide salts (HSDL), respectively, having the following generic formulations: M2+1-xM3+x(OH)2(An-)x/n.mH2O, M2+(OH)2-x(An-)x/n.mH2O e Ma2+1-y Mb2+y (OH)2-x(An-)x/n.mH2O where M2+ and M3+ are divalent and trivalent metals, Ax-, the intercalated anion and Ma2+ and Mb2+ represent the two metals of the structure. The aim of the present work was to intercalate molybdate (MoO42-) and tungstate (WO42-) anions into Mg/Al HDL and Zn/Ni, Zn/Co, Zn/Cu HSDL obtained by different methods these syntheses were carried out in an unprecedented way. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal analysis (TGA/DSC), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and Raman spectroscopy. After characterization, the materials were investigated as catalysts for the methyl transesterification reaction of soybean oil, HSDL were never used for this purpose. The analytical techniques showed the success in the intercalation of chloride, molybdate and tungstate ions, having carbonate ion as contaminant. In the case of HDL, the material present no catalytic activity; the HSDL of Zn/Co, Zn/Cu did not intercalate molybdate anion, but presented catalytic activity; and HSDL of Zn/Ni intercalated the molybdate and tungstate anions. The solid materials were active, where high conversions were obtained and improved with the anions intercalation. The obtained materials are easy to separate from the reaction medium and preserve their structure in several cycles of reaction. Keywords: layered compounds, intercalation, biodiesel, molybdate, tungstate, transesterification.