RECRISTALIZAÇÃO PARCIAL DAS
PAREDES AMORFAS DE MCM-41 EM ZSM-5
Gustavo
N. Frenhani (PG)*, Márcia A. da Silva Spinacé (PQ)*,
Estevan V. Spinacé (PQ)**, Heloise Pastore* (PQ)
*
Instituto de Química UNICAMP, CP 6154, CEP 13083-970,
Campinas, SP
**
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN
e-mail:
lolly@iqm.unicamp.br
palavras-chave:
peneira molecular, MCM-41, ZSM-5.
A recente descoberta da família
de peneiras moleculares mesoporosas à base de silica
(designada M41S), realizada pela Mobil Corporation tem atraído
considerável atenção e interesse devido ao
grande potencial destes materiais no que diz respeito às suas
propriedades catalíticas, bem como a variedade de rotas
sintéticas disponíveis para a sua preparação.
Um membro desta família que tem recebido uma atenção
especial é a peneira molecular mesoporosa denominada MCM-41,
por apresentar grandes áreas superficiais, canais de poros
uniformes e boa estabilidade térmica. Materiais do tipo MCM-41
possuem um arranjo hexagonal de mesoporos uniformes e são de
grande utilidade como adsorventes e suportes para catalisadores.
Entretanto, para atuarem como catalisadores ácidos, átomos
de alumínio devem ser incorporados à estrutura gerando
sítios ativos [1-2].
A fraca ou média
acidez, em decorrência do caráter amorfo das paredes dos
materiais do tipo MCM-41, limita seriamente o seu desempenho como
catalisador. Alguns materiais microporosos como o zeólito
ZSM-5, apresentam excelentes performances em catálise ácida
que podem ser atribuídas não só ao alto grau de
uniformidade da estrutura microporosa como também à
grande acidez intríseca do material. No entanto, a dimensão
reduzida do poro (< 2 nm) não permite que moléculas
de dimensões maiores tenham acesso às cavidades. A
crescente demanda com relação ao tratamento de
macromoléculas cria a necessidade de obter-se novos materiais
que combinem as vantagens das peneiras micro e mesoporosas [3].
O
objetivo deste trabalho é a recristalização das
paredes amorfas presentes na estrutura da MCM-41 através da
incorporação de hidróxido de tetrapropilamônio
(TPAOH) que é o direcionador da estrutura da ZSM-5 [4]. Este
material MCM-41/ZSM-5 foi preparado em duas etapas. A primeira
consistiu na síntese da peneira mesoporosa; em seguida
adicionou-se hidróxido de tetrapropilamônio ocorrendo a
recristalização das paredes devido ao papel de agente
direcionador do TPAOH. O material foi filtrado, lavado, seco e
calcinado a 500 0C em argônio e em seguida em
oxigênio. A caracterização do material foi
realizada através de espectroscopia no infravermelho e
difração de raio-X.
O difratograma de raio-X da amostra recristalizada / calcinada e da
amostra recém preparada / calcinada (figura 1) revela os picos
característicos da MCM-41 sendo possível observar as
reflexões (100), (110) e (200), mostrando que a estrutura do
material mesoporoso não sofreu nenhum efeito negativo devido à
presença do TPAOH.
Figura 1: Difratograma das amostras
Figura 2 :
Espectro de infravermelho dasrecém preparada e recristalizada.
amostras recém preparada e recristalizada.
O espectro de
infravermelho do material recristalizado e calcinado (figura 2)
caracteriza-se por uma banda distinta na região de 550-560
cm-1 atribuída à vibração dos
anéis de 5 membros presentes na estrutura da ZSM-5. Como no
espectro da MCM-41 recém preparada / calcinada esta banda
também está presente, calculou-se a razão entre
as absorbâncias da banda em 550-560 cm-1 (assinalada
com uma seta no espectro) e uma outra banda como referência, no
caso a de 450 cm-1, mostrando um aumento da razão
da amostra recém preparada para a recristalizada. Além
disso, no espectro da amostra recristalizada é possível
observar um pequeno aumento na intensidade das bandas na região
de 2830-2950 cm-1 referentes à vibração
C-H do TPAOH.
Pelos
resultados apresentados podemos observar que a incorporação
de hidróxido de tetrapropilamônio,TPAOH e a
recristalização das paredes amorfas da MCM-41 não
causa nenhum tipo de colapso da estrutura do material mesoporoso.
Este compósito combina a grande acidez do zeólito ZSM-5
com a acessibilidade dos poros de dimensões maiores da MCM-41,
o que possibilita a transformação de substratos
maiores.
[1]
J.S. Beck, J.C. Vartuli, W.J. Roth, M.E. Leonowicz, C.T. Kresge, K.D.
Schmitt, C.T.W. Chu, D.H. Olson, E.W. Sheppard, S.B. McCullen, J.B.
Higgins e J.L Schlenker, J. Am. Chem. Soc. 114, 1992,
10834.
[2]
C.T. Kresge, M.E. Leonowicz, W.J. Roth, J.C. Vartuli e J.S. Beck,
Nature 359, 1992, 710.
[3]
L. Huang, Q. Li, Proceedings of the 12th International
Zeolite Conference 1998, 707.
[4]
K. R. Kloetstra, H. van Bekkum e J. C. Jansen, Chem. Commun.
1997, 2281.
CNPq
/ FAPESP