62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

PREPARAÇÃO DE CATALISADORES DE HEMATITA SUPORTADOS EM TETRATITANATO PILARIZADO.

Uaitã Pires do Nascimento 1 Liliane Magalhães Nunes 1

1. Universidade Federal de Goiás

INTRODUÇÃO:

A síntese de estruturas pilarizadas a partir de materiais lamelares conduziu o desenvolvimento de uma nova classe de sólidos porosos, de alta estabilidade térmica. A funcionalidade destes materiais pode ser alterada mudando a espécie pilarizante, podendo ser utilizados como suporte catalítico ou catalisador. O titanato de potássio é um sólido que apresenta estrutura lamelar, com baixa área superficial e pouca porosidade, que inviabiliza sua utilização como catalisador ou suporte catalítico. Entretanto, uma forma de contornar tais problemas é a inserção de cátions poliméricos na região interlamelar, que possibilita a formação de pilares após a calcinação (Tang, et al., 2006; Wang et al., 2007). Todavia, a intercalação direta de cátions grandes é desfavorecida, pois a distância interlamelar é pequena, sendo necessário a pré-intercalação de monoaminas de modo a promover a expansão das lamelas, facilitando a inserção de moléculas maiores (Nunes et al., 2006). A incorporação de metais e a pilarização de titanatos lamelares para diversas reações catalíticas de interesse industrial ainda é um assunto escasso na literatura. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi preparar tetratitanato pilarizado, impregná-lo com nanopartículas de maguemita e calcinar para a formação da fase hematita.

METODOLOGIA:

O tetratitanato de potássio foi obtido via reação em estado sólido, utilizando quantidades estequiométricas de TiO2 e K2CO3. Esta mistura foi aquecida em um cadinho de platina a 800°C por 20 horas, depois homognizado e levado a novo aquecimento. O material obtido foi submetido à troca acida com HCl 3,0 M a 60°C sob agitação constante e posteriormente lavado até pH 5,0. O processo de intercalação da hexilamina consistiu na suspensão de 1,0 g da matriz ácida em 125,0 mL da solução 0,2 mol L-1 da amina, sob agitação constante à temperatura 60 ºC por 10 dias. O sólido foi separado por centrifugação, lavado com água destilada até pH 7,0, seco a 40 ºC e calcinado a 500°C. Para preparar os catalisadores foi necessário antes, preparar as nanopartículas e dispersa-las para promover a impregnação. Esta preparação foi feita utilizando o método descrito por Sartoratto et al. 2007, com algumas modificações que resultou em um fluido estável, com a concentração de 30 mg mL-1. Os catalisadores foram preparados utilizando até 3 ciclos de impregnações, obedecendo a relação de 1g do suporte para 5mL do fluido, e após a cada ciclo uma alíquota da amostra foi separada e calcinada a 500°C em ar para a conversão da maquemita para hematita.

RESULTADOS:

Os picos observados no difratograma de raios X da amostra TiK confirmam a formação de K2Ti4O9 monoclínico (JCPDF, nº. 320861) sendo encontrada uma distância interplanar de 8,75 Å. Os processos de troca iônica e intercalação (hexilamina e pilarização) não provocaram alteração no padrão de difração, sendo observado o aumento da distância interplanar, com valores de 10,3, 11,0 e 11,9 Å, respectivamente. O teor de ferro nos sólidos mostrou valores abaixo do desejado, indicando certa ineficiência do processo de impregnação com o fluido. Embora o primeiro ciclo apresente 0,75% de ferro, este valor é cerca de 50% do valor teórico, nos demais observa-se uma tendência a diminuição, com valores de 1,35% (teórico de 3,00 %) no segundo e 1,46% (teórico de 4,68%) no terceiro ciclo. Os difratogramas dos materiais com óxido de ferro suportados e calcinados a 500ºC ilustram um padrão semelhante, independente do ciclo de impregnação (quantidade de ferro). Observou-se dois picos de difração atribuídos a fase da hematita conforme JCPDF, nº. 871166. Embora a temperatura de 500 ºC não seja favorável à formação da fase de hematita pura, uma mistura de fase maguemita/hematita contribuiu para a não observação dos demais picos. Contudo, essa temperatura é necessária para não colapsar a estrutura lamelar.

CONCLUSÃO:

Os resultados de difração de raios X confirmaram a estrutura lamelar dos sólidos preparados. Observou-se picos que caracterizam a presença da fase hematita nos catalisadores, embora vários picos característicos da hematita estejam sobrepostos aos do suporte. O método de impregnação utilizando uma dispersão de nanopartículas mostrou-se mediano em questão de eficiencia, a quantidade máxima de ferro impregnado foi de 50 % da quantidade inserida.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq; Financiadora de Estudos e Projetos - FINEP

Palavras-chave: sólidos lamelares, pilarização, hematita.