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Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17717
Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese de catalisadores para a desidrogenação oxidativa do propano a partir de precursores do tipo hidrotalcita no sistema Zn-Fe-Al
Título(s) alternativo(s): Synthesis of catalysts for propane oxidative dehydrogenation based on hydrotalcite-like precursors of the system Zn-Fe-Al
Autor: Silva, Renan Antunes Silvestre da 
Primeiro orientador: Santos , Luz Amparo Palacio
Segundo orientador: Faro Júnior, Arnaldo da Costa
Primeiro membro da banca: Araújo, Lucia Regina Raddi de
Segundo membro da banca: Zotin, Fatima Maria Zanon
Terceiro membro da banca: Pacheco Filho, Jose Geraldo de Andrade
Resumo: Neste trabalho foram sintetizados catalisadores oriundos de compostos de tipo hidrotalcita, com fórmula nominal Zn1-x(FeyAl1-y)x(OH)2(CO3)x/2, para avaliação catalítica na reação de desidrogenação oxidativa do propano (DHOP). Os precursores foram preparados por dois métodos, coprecipitação a baixa supersaturação e titulação, contendo diferentes teores de metais. Os catalisadores foram preparados pela calcinação dos precursores a 550 ˚C. Os precursores foram caracterizados por DRX, ICP-OES, TGA e FTIR. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, adsorção de N2, e testados na reação de DHOP. A análise química indicou que todos os metais utilizados foram inseridos na fase sólida com exceção dos precursores cuja fração molar do metal trivalente foi igual a 0,22 (série X22), que tiveram uma parcela de Zn significativa na fase líquida. A DRX indicou que se obteve a fase desejada (fase tipo hidrotalcita) em todos os precursores contendo Al, série X20 e X25 ( fração molar de trivalentes igual a 0,20 e 0,25 respectivamente), mas ZnO e Zn(OH)2 também foram identificados. O tamanho da célula unitária calculado a partir desses resultados confirma a presença do carbonato como ânion de compensação na fase hidrotalcita. Além disso, nota-se na série X20 que o tamanho da célula unitária a atingiu um valor máximo que pode ser decorrente de um limite da incorporação de Fe ou de Zn na estrutura almejada. A presença de Fe+2 também pode ser considerada e associada à eliminação de Zn da estrutura da hidrotalcita. A série X22 resultou em materiais amorfos e a série X33 (de fração molar de trivalentes igual a 0,33) em ZnO, Zn(OH)2 cristalinos mais material amorfo. A caracterização por infravermelho corroborou a presença de carbonato em todos os precursores, mas em alguns casos nitrato, em quantidades pequenas, foi identificado. A DRX mostrou que catalisadores são compostos de ZnO e magnetita (Fe2.962O4). O rendimento a propeno na reação de DHOP foi muito similar em todos os catalisadores, sendo o valor máximo em torno de 3% o que muito provavelmente está associado à baixa seletividade observada (< 10%). A seletividade cresceu com o aumento da temperatura o que é incomum para este tipo de reações e pode significar que a desidrogenação direta esteja ocorrendo ao invés da oxidativa. Os catalisadores com maior área e maior quantidade de ferro foram os que exibiram os rendimentos mais altos.
Abstract: In this work, catalysts based on hydrotalcite-like precursors were synthesized with nominal formula Zn1-x(FeyAl1-y)x(OH)2(CO3)x/2, in order to be evaluated in oxidative dehydrogenation of propane (ODHP). The precursors were prepared by two methods, coprecipitation at low supersaturation and titration, with different contents of metals. The catalysts were prepared by calcination of the precursors at 550 ˚C. The precursors were characterized by XRD, ICP- OES, TGA and FTIR. The catalysts were characterized by XRD, N2 adsorption and tested in the ODHP. The chemical analysis indicated that all metal used was introduced in the solid phase, except for the series trivalent molar fractions equal to 0.22 (series X22), which had a significant Zn fraction in the liquid phase. The XRD shows that the desired phase (hydrotalcite-like phase) was obtained in all synthesis containing Al, series X20 and X25 (trivalent molar fractions equal to 0.2 and 0.25 respectively), but ZnO and Zn(OH)2 have also been found. The size of the unit cell calculated with those results confirms the presence of carbonate as the compensation anion. Moreover, in the X20 series, the unit cell size a reached a maximum value that could be related to a possible incorporation limit of either Fe or Zn in the desired structure. The presence of Fe2+ can also be considered and associated to the elimination of Zn of the desired structure. The series X22 resulted in amorphous materials and the series X33 (trivalent molar fraction equal to 0.33), in crystalline ZnO, Zn(OH)2 and amorphous material. The infrared characterization corroborated the presence of carbonate in all precursors but, in some cases, nitrate was found in small quantities. The XRD showed that the catalysts are composed of ZnO and magnetite (Fe2.962O4). The propene yields in the ODHP were very similar among all catalysts with the maximum value being around 3 % which is probably related to low selectivity observed (< 10%). The selectivity increased with the temperature which is uncommon in this type of reactions and could mean that the direct dehydrogenation is taking place instead of the oxidative one. The catalysts with the highest surface area and with the highest iron content exhibited the best yields.
Palavras-chave: Hydrotalcite
Oxidative dehydrogenation
Hidrotalcita
Zn-Fe-Al
Desidrogenação oxidativa
Propano
Propeno
Catalisadores
Propane
Propene
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: SILVA, Renan Antunes Silvestre da. Síntese de catalisadores para a desidrogenação oxidativa do propano a partir de precursores do tipo hidrotalcita no sistema Zn-Fe-Al. 2021. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17717
Data de defesa: 30-Ago-2021
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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