A.4.1 - Química
Preparação e propriedades de zeólitas X nanométricas trocadas com alquilamônio lineares
Ingrid Lopes Motta1, João Guilherme Pereira Vicente2, Dilson Cardoso3*
1. Mestranda em Engenharia Química – UFSCar;
2. Doutorando em Engenharia Química – UFSCar;
3. Professor Sênior do Depto. de Engenharia Química – UFSCar; *[email protected].
Palavras Chave: faujasita, cátions alquilamônio, tamanho nanométrico.
Materiais e Métodos
Síntese dos precursores de tamanho nanométrico
Efetuou-se a síntese segundo a proporção:
8,5 Na2O : 1,0 Al2O3 : 10 SiO2 : 180 H2O.
Adicionaram-se, sob agitação, os reagentes na
sequência H2O, NaOH, Al2O3 e SiO2. Em seguida, a
mistura reacional foi levada a um banho termostático na
temperatura de 60ºC por 24 h. Decorrido o tempo, o
material foi lavado até pH ≤ 8 e secado em estufa a 60ºC.
Troca Iônica com cátions alquilamônio lineares
Os precursores preparados foram submetidos a troca
iônica com cátions alquilamônio lineares de fórmula
CH3(CH2)nNH3+, 0<n<3. A nomenclatura utilizada para
cada amostra é apresentada na Tabela 1. O procedimento
de troca consistiu na agitação a 40ºC de 2 g de precursor
em 500 mL de solução aquosa (0,5 mol.L-1) de cloreto do
cátion de troca. São realizadas 3 trocas consecutivas para
cada cátion.
Tabela 1. Nomenclatura das amostras.
Cátion
Nomenclatura
Na+
N-NaX
CH3NH3+
N-Me1X
CH3CH2NH3+
N-Et1X
CH3(CH2)2NH3+
N-Pr1X
CH3(CH2)3NH3+
N-Bu1X
Reação de condensação de Knoevenagel
A reação foi realizada em reatores batelada de 1 mL,
sob agitação, às temperaturas de 50 e 70ºC, utilizando
quantidades equimolares (2,4 mL) de butiraldeído e
cianoacetato de etila, produzindo água e 2,3-butilacrilato
de etila. Empregou-se tolueno como solvente e 3,0% em
massa de catalisador. O produto da reação foi quantificado
por cromatografia gasosa no cromatógrafo GC-2010
(Shimadzu).
Resultados e Discussão
A Figura 1 apresenta os difratogramas obtidos para as
zeólitas comercial micrométrica (NaX) e sintetizada
nanométrica (N-NaX). Confirma-se a formação de
Figura 1. Difratogramas de NaX e N-NaX.
Intensidade (cps)
Zeólitas são definidas como aluminossilicatos
hidratados de estrutura microporosa compostas por
tetraedros de TO4 (T = Si4+, Al3+)1, 2 que, devido a
propriedades como alta área superficial e possibilidade de
geração de sítios ativos ácidos ou básicos2, são
amplamente aplicados na área de Catálise Heterogênea.
A Catálise Básica requer a presença de sítios ativos
básicos para que reações de interesse industrial como
desidrogenação de álcoois e isomerização de olefinas
ocorram3 e, nos últimos anos, o interesse em catalisadores
que atendam a essas necessidades está em crescimento1.
Diante do apresentado, o corrente trabalho objetivou
avaliar a atividade catalítica básica de zeólitas NaX (FAU)
nanométricas trocadas com cátions alquilamônio lineares
através da reação modelo de Knoevenagel.
estrutura FAU nanométrica devido à sobreposição dos
picos de ambas as amostras. Ademais, observa-se a
redução da intensidade dos picos da zeólita nanométrica
visto que essa possui uma quantidade inferior de planos,
difratando os raios-X a uma menor intensidade.
NaX
N-NaX
9000
8800
3000
2000
1000
0
5
10
15
20

2( )
25
30
35
A Figura 2, por sua vez, demonstra que, conforme
esperado, aumentando-se a temperatura, aumenta-se a
conversão obtida. Ademais, verifica-se uma ligeira
tendência de diminuição das conversões à medida que se
aumenta o comprimento do cátion na zeólita, o que é
atribuído ao fato de que, nessa sequência, os graus de
troca iônica tornam-se cada vez menores devido a
impedimentos estéricos. Tal comportamento já foi
observado por Martins e colaboradores (2008)4 no estudo
de zeólitas comerciais Y.
Figura 2. Conversões a 50ºC e 70ºC.
100
Conversão (%)
Introdução
o
50 C
o
70 C
80
60
40
20
0
Me1X
Et1X
Pr1X
Bu1X
Conclusões
O presente estudo investigou a influência de cátions
alquilamônio lineares em zeólitas X nanométricas.
Confirmou-se a formação de estrutura FAU através de
DRX e verificou-se a ocorrência de conversões similares
para os catalisadores nanométricos preparados com um
ligeiro decréscimo à medida que se aumenta o tamanho do
cátion de compensação.
Agradecimentos
Ao CNPq pelo apoio financeiro.
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1 BARTHOMEUF, D. Microporous and Mesoporous materials, v. 66, 1-14,
2003.
2 LUNA, F. J.; SCHUCHARDT, U. Química Nova, v. 24, 885-892, 2001.
3 SIMON, A.; KÖHLER, J.; KELLER, P.; WEITKAMP, J.; BUCCHOLZ, A.;
HUNGER, M. Microporous and mesoporous materials, v. 68, 143-150, 2004.
4 MARTINS, L.; VIEIRA, K. M.; RIOS, L. M.; CARDOSO, D. Catalysis Today,
v. 133-135, 706-710, 2008A.
67ª Reunião Anual da SBPC