MODIFICAÇÃO DE SUPERFÍCIE DE POLÍMEROS INORGÂNICOS PELO MÉTODO DE IMPREGNAÇÃO PARA APLICAÇÃO EM

CATÁLISE.

Fernanda Natal Corrêa (IC), Roberta Del Colle (IC), Elvio Antonio de Campos (PQ), Eduardo Aparecido Toledo (PQ), Creusa Maieru Macedo Costa (PQ),

Universidade Estadual de Maringá, Departamento de Química – Avenida Colombo 5790 – Maringá, PR 87020-900

eatoledo@uem.br

‘palavras-chaves’ : óxido de vanádio, catálise, análise térmica.

Introdução

É de interesse tecnológico o desenvolvimento de novos materiais que atuem como catalisadores heterogêneos, em reações de aplicação industrial como por exemplo, nas reações de hidrogenação e oxidação. Complexos de metais de transição b dicetonatos, tem sido recentemente empregados para desenvolver tais catalisadores. Normalmente utiliza- se complexos de metais de transição estáveis como por exemplo de Vanádio, suportados em materiais poliméricos como : alumina, titânia, carvão, grafite e sílica para a formação do catalisador óxido metálico suportado. Os óxidos de vanádio têm sido utilizados amplamente como tais catalisadores nas reações de oxidação de hidrocarbonetos em fase gasosa, dióxido sulfúrico e monóxido de carbono, assim como reações de redução de ácido nítrico com amônia. Partindo de um metal estável de acetilacetonato, a criação do suporte do catalisador óxido metálico consiste em 2 passos : 1- adsorção irreversível do complexo no suporte;2- termolização dos acetilacetonatos nos suportes de sílica e titânia, para a produção dos óxidos mistos suportados.

Parte Experimental

A preparação dos óxidos mistos de vanádio suportados nas matrizes de sílica, titânia e alumina a 10 e 20%, foram obtidas após pré tratamento térmico destes suportes, seguida da secagem do acetilacetonato de vanádio e, posterior suspensão da sílica em tolueno (seco) e da titânia e alumina em acetona. A reação da sílica com acetilacetonato de vanádio, foi realizada em atmosfera de nitrogênio. Após a reação, a sílica suportada, foi seca à vácuo e mantida em dessecador com atmosfera de nitrogênio, enquanto que a titânia e a alumina suportadas, foram secas em estufa; todos os materiais (sílica, titânia e alumina) foram calcinados à 400°C, por 5 horas, para que houvesse a formação dos óxidos mistos suportados: V₂O₅/SiO₂, V₂O₅/TiO₂ V₂O₅/Al₂O₃. A caracterização dos óxidos mistos foi feita através da análise de espectros na região do infravermelho e análise térmica: DSC (calorimetria de varredura diferencial) e TGA (análise termogravimétrica).

Resultados e Discussão

Através dos espectros na região do infravermelho pode-se observar que para o óxido de vanádio puro (V₂O₅), houve o aparecimento de uma banda forte em 1021cm^-1, característica do estiramento V=O. Esta mesma banda apareceu no espectro do material suportado em titânia (V₂O₅/TiO₂) a 20% calcinado a 4OO°C, indicando assim a formação do óxido misto. Nos materiais suportados em sílica e alumina não foi possível a observação desta banda, visto que sílica e alumina absorvem fortemente na região abaixo de 13OO cm^-1. Embora não tenha sido observada a banda característica do óxido de vanádio, podemos confirmar a formação deste devido a coloração alaranjada observada no material que é característica do (V₂O₅). A análise dos espectros do material antes da calcinação, ou seja, suportado com o precursor do óxido de vanádio (acetil acetonato de vanádio), apresenta as bandas características deste material que não são mais observadas após sua transformação em óxido.

Pelas análises das curvas de DSC, observou-se tanto na sílica pura como no material suportado em sílica a 20%, um pico endotérmico em 34OK correspondente ao calor envolvido na perda de água adsorvida. No óxido de vanádio (V₂O₅) puro há uma transição exotérmica em 640K, que foi deslocada para 660K com a incorporação deste na sílica a 20%, desfavorecendo o processo de decomposição do óxido suportado. Considerando as áreas das curvas de DSC do óxido de vanádio e do óxido de vanádio suportado em sílica a 20%, constatou-se uma maior estabilidade térmica do óxido suportado devido a diminuição de calor envolvido nas transições com a incorporação de vanádio na sílica. Foram comparadas as curvas de DSC dos óxidos de vanádio a 10 e 20% em sílica, e concluiu-se que o aumento do teor de vanádio favorece a decomposição do óxido suportado, pois houve o aparecimento de um pico exotérmico em 660K do material a 20%, que fora deslocado para 700K no material suportado a 10%. Comportamento análogo pode ser observado nas outras matrizes.

Os materiais antes da calcinação, suportados com o precursor do óxido, apresentam todos temperatura de decomposição ao redor de 480 K, resultante da decomposição exotérmica do acetil acetonato

A análise das curvas de TGA dos óxidos mistos obtidos após calcinação, mostrou que para todos os suportes (sílica, alumina e titânia) não houve alteração na temperatura de decomposição destes materiais, permanecendo com seus valores característicos.

Portanto pode-se dizer que o método de impregnação possibilitou a preparação dos três óxidos mistos: V₂O₅/SiO₂, V₂O₅/TiO₂ V₂O₅/Al₂O_3, através da decomposição do acetil acetonato de vanádio a óxido de vanádio (+5), e que a incorporação deste óxido de vanádio não altera as propriedades físicas dos suportes, possibilitando seu posterior estudo para utilização em processos catalíticos.

PIBIC-CNPq