PI.111 Conversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15

Resumo

Esse trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido a base de ferrita de cobalto suportada em SBA-15 (CoFe₂O₄/SBA-15) para atuar como catalisador na reação de conversão do glicerol na presença de etanol. O suporte foi sintetizado via método hidrotérmico utilizando o P123 como direcionador orgânico e o TEOS como fonte de sílica. Enquanto a síntese do catalisador se deu através da impregnação dos precursores de Fe³⁺ e Co²⁺ (Fe(NO₃)₃ · 9H₂O e  Co(NO₃)₂ · 6H₂O) via método de Pechini. As caracterizações via difração de raios-X (DRX) e espectroscopia FTIR confirmaram as sínteses da SBA-15 e do CoFe₂O₄/SBA-15. A espectroscopia Raman permitiu identificar a ferrita com grau de inversão(δ) de 0,4. A propriedade redox do catalisador foi avaliada via redução à temperatura programa (TPR-H2) que mostrou eventos de redução acima de 400°C, referentes a redução do Co²⁺ e Fe³⁺. A análise de fisissorção de N₂ mostrou uma área superficial de 372 m²/g e um volume total de poros de 0,65 cm³/g para o catalisador, indicando a presença do óxido na superfície e nos mesocanais do suporte. Através da microscopia eletrônicas de varredura (MEV) confirmou-se a manutenção da morfologia do suporte após o processo de impregnação. Já a partir da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observou-se um tamanho médio de partícula de 6,19 nm para a ferrita de cobalto suportada. As propriedades ácido-base do catalisador indicaram a presença de sítios básicos fracos, via dessorção de CO₂ à temperatura programada (TPD-CO₂) e a presença de sítios ácidos de Lewis via adsorção de NO e Piridina seguida de análise de FTIR. Os testes catalíticos mostram uma maior eficiência de conversão do glicerol na presença de etanol como co-solvente, a reação contendo apenas o glicerol apresentou uma conversão de apenas 20%, enquanto as reações realizadas em 10% glicerol-10% de etanol e 10% de glicerol-20% de etanol tiveram uma conversão superior aos 80%. Em geral, foram obtidos como produtos de reação, em ordem crescente de seletividade, o acetaldeído, o ácido propanoico, o acetol e o 1,2 propanodiol. A reação ocorrida apenas com glicerol obteve o etanol como um dos produtos, enquanto a reação realizada apenas com etanol formou exclusivamente acetaldeído.