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Tipo do documento: Tese
Título: Síntese de ácido adípico via catálise heterogênea: aplicação de polioxometalatos
Título(s) alternativo(s): Synthesis of adipic acid via heterogeneous catalysis: application of polyoxometalates
Autor: Soares, João Carlos Serpa 
Primeiro orientador: Araujo, Lucia Regina Raddi de
Segundo orientador: Zotin, Fatima Maria Zanon
Primeiro membro da banca: Santos, Luz Amparo Palacio
Segundo membro da banca: Henriques, Cristiane Assumpção
Terceiro membro da banca: Appel, Lúcia Gorenstin
Quarto membro da banca: Rabello, Carlos René Klotz
Quinto membro da banca: Borges, Luiz Eduardo Pizarro
Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de ácido adípico a partir da oxidação do cicloexeno utilizando H2O2 como agente oxidante e polioxometalatos do tipo Keggin como catalisadores heterogêneos. Sais de heteropoliácidos (heteropolissais), denominados KPW-600, KPMo-600, CsPW-600 e CsPMo-600, foram sintetizados por troca iônica a partir dos respectivos heteropoliácidos (HPMo-200 e HPW-200) e carbonatos de césio e potássio. Durante a síntese e no estudo das propriedades dos catalisadores, foram utilizadas técnicas como MEV-EDS, FRX, DRX, FTIR, Raman, análise textural, titulação ácido-base, TGA e XPS. Os testes catalíticos foram realizados em um reator do tipo batelada sob pressão autógena, a 75 ºC e agitação magnética, com uma razão mássica catalisador/cicloexeno de 0,105 m/m. Os resultados de Raman e DRX mostraram que a estrutura de Keggin dos polioxometalatos pode ser obtida com sucesso, tanto para os heteropoliácidos quanto para os heteropolissais. Os resultados de FRX confirmaram a inserção dos cátions (Cs e K) na estrutura dos heteropolissais. A titulação ácido-base mostrou-se adequada para a determinação da densidade de sítios ácidos totais, visto que ela foi realizada em ambiente aquoso, semelhante ao do sistema reacional. Todos os catalisadores converteram completamente o cicloexeno em 24 h de reação, e todos os catalisadores foram seletivos ao ácido adípico, obtendo-se a seguinte ordem de rendimento em ácido adípico: KPW-600 > KPMo-600 > CsPW-600 > CsPMo-600. O reuso do KPW foi realizado duas vezes consecutivas sem afetar o rendimento em ácido adípico, mesmo ele sendo calcinado a 600 ºC, em mufla, após cada teste. O heteropolissal KPW-600 apresentou maior acidez e maior concentração de espécies superficiais (W-O-W)/W, parâmetros fundamentais para a reação de oxidação do cicloexeno a ácido adípico nas condições dos testes catalíticos realizados neste trabalho. Um esquema de reação foi proposto baseado nas observações deste trabalho e da literatura, contemplando a rota principal de formação do ácido adípico a partir do epóxido de cicloexeno, bem como as reações paralelas indesejáveis de rearranjo do diol e oxidação alílica.
Abstract: The aim of this work was to study the production of adipic acid from the oxidation of cyclohexene using H2O2 as oxidizing agent and heterogeneous Keggin type polyoxometalate catalysts. KPW-600, KPMo-600, CsPW-600 and CsPMo-600, were synthesized by ion exchange from the respective heteropolyacids (HPMo-200 and HPW-200) and cesium and potassium carbonates. During the synthesis and in the study of the properties of the catalysts, techniques such as SEM-EDS, XRF, XRD, FTIR, Raman, textural analysis, acid-base titration, TGA and XPS were used. The catalytic tests were performed in a batch type reactor under autogenous pressure at 75°C and magnetic stirring with a catalyst/cyclohexene mass ratio of 0.105 w/w. The Raman and XRD results showed that the Keggin structure of the polyoxometalates can be successfully obtained for both heteropolyacids and heteropolysalts. The XRF results confirmed the insertion of the cations (Cs and K) into the heteropolysalt structure. The acid-base titration proved to be adequate for determining the density of total acid sites, since it was performed in an aqueous environment similar to that of the reaction system. All catalysts completely converted cyclohexene within 24 h of reaction, and all catalysts were selective to adipic acid, yielding the following order of adipic acid yield: KPW-600>KPMo-600>CsPW-600>CsPMo-600. The KPW-600 reuse was performed twice consecutively without affecting the adipic acid yield, even though it was calcined at 600°C in muffle after each test. The heteropolysal KPW-600 presented higher acidity and higher concentration of surface species (W-O-W)/W, fundamental parameters for the oxidation reaction of cyclohexene to adipic acid under the conditions of the catalytic tests performed in this work. A reaction scheme was proposed based on the observations of this work and the literature, considering the main path of adipic acid formation from the cyclohexene epoxide, as well as the undesirable parallel reactions of diol rearrangement and allylic oxidation.
Palavras-chave: Cyclohexene oxidation
Polyoxometalates
Heteropolisalts
Catalisadores
Catálise heterogenea
Oxidação
Oxidação de cicloexeno
Polioxometalatos
Heteropolissais
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: SOARES, João Carlos Serpa. Síntese de ácido adípico via catálise heterogênea: aplicação de polioxometalatos. 2019. 152 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18891
Data de defesa: 29-Mai-2019
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Química

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