Efeito da distribuição de tamanho de partículas para sóis de alumínio e titânio obtidos através do processo Yoldas

Emília Y. Kaneko*(PG); Sandra H. Pulcinelli**(PQ); Celso V. Santilli **(PQ)

*Ciência e Engenharia de Materiais-USP, São Carlos-SP

**Departamento de Físico-Química – Instituto de Química, Unesp – Araraquara

palavras-chave: processo sol-gel, alcóxidos (Ti, Al), espalhamento de luz.

Os catalisadores industriais mais importantes para hidrotratamento (HDT) de compostos de enxofre são os de molibdênio suportados em alumina, promovidos por cobalto e níquel. A obtenção de maior atividade catalítica, minimização da agressão ao meio ambiente e economia de energia^[01] vem impulsionando o desenvolvimento de novos catalisadores. Dentre os óxidos metálicos alternativos para substituir a alumina como suporte de catalisador para hidrodessufurização (HDS), destaca-se a titânia, que apresenta maior atividade catalítica para hidrodessulfurização e favorece a formação de sítios ativos quando o MoO₃ transforma-se em MoS₂. Entretanto, estes suportes geralmente apresenta, uma baixa área de superfície em comparação com a alumina e baixa estabilidade térmica da fase cristalina anatase^[02].

Compósitos de alumina-titânia apresentam boa estabilidade térmica e mecânica e podem ser obtidos pelo processo sol-gel, que envolve reações de polimerização inorgânica susceptíveis a catálise ácida ou básica e às condições de hidrólise. Entretanto a velocidade de hidrólise dos alcóxidos de alumínio e titânio são diferentes, impedindo a formação imediata do compósito. Uma estratégia para equiparar as velocidades de hidrólise é usar agentes complexantes^[03].

Neste trabalho, empregou-se o acetilacetonato como agente complexante para preparar sois na razão molar Ti:Acac e Al:Acac de 1:1 e razão molar de 1:2 para Ti:Ti+Al. A hidrólise foi efetuada com a água com razão molar H₂O:Al e H₂O:Ti de 100 e 10, respectivamente. Os ácidos: p-tolueno sulfônico (PTSH) e clorídrico assim como o hidróxido de amônio (concentração de 1M) foram usados como catalisadores hidrolíticos. Obteve-se sois transparentes que foram caracterizados por espalhamento quasi-elástico de luz

Sóis de alumínio e titânio transparentes e monodispersos foram obtidos para amostras catalisadas com ácido enquanto que ocorreu a decantação das amostras nas suspensões catalisada com NH₄OH. As curvas de distribuição de tamanho de partículas evidenciam que os sóis preparados com PTSH são monodispersos e apresentam tamanho efetivo de partículas entre 3 e 4 nm. O sol misto de alumínio e titânio foi preparado usando como catalisador o PTSH e verificou-se que a suspensão mista é polidispersa com tamanho médio de partículas de 95 nm, observando que as reações de hidrólise são favorecidas com a introdução de catalisadores ácidos.

Para verificar a influência da temperatura, uma das amostras foi preparada a temperatura ambiente (TiAl) enquanto a outra foi mantida, após a peptização a 70°C (TiAlT70). Observou-se que o diâmetro médio variou de 93,9 nm para a amostra obtida a temperatura ambiente (TiAl; Figura 01a), para 1,1 nm no caso da amostra preparada a 70°C (TiAlT; Figura 01a). Isto mostra que o aumento da temperatura facilita a peptização. A amostra preparada a temperatura ambiente apresenta duas famílias, enquanto que a obtida a 70°C é monodispersa.

a

b

Figura 01: Distribuição multimodal de tamanho de partícula para a amostra TiAl (a) e TiAlT (b)

Através da modificação do processo Yoldas, foi possível a preparação de sóis mistos de alumínio e titânio com tamanho médio de partículas 93,9 nm. Com o aumento da temperatura, o tamanho médio diminuiu para 1,1 nm. O tamanho efetivo das partículas do sol precursor misto ainda é grande (@ 130 nm) em relação ao tamanho efetivo das partículas dos sóis isolados 4,8 e 3,1 nm para alumina e titânia, respectivamente.

Referências Bibliográficas

[01] . Ramirez, J., Ramirez, L. Ruiz, Cedeno, L., Harle, V., Vrinat, M., Bressey, M., Applied Catalysis .A, 93 (1993) 163-180.

[02] Pophal, C., Kameda, F., Hoshino, K., Yoshinata, S., Segawa, K., Catal. Today, 39 (1997) 21.

[03] Livage, J., “Sol-gel Chemistry of Transation Metal Oxides “in “Sol-gel Science an Technology” Ed. Aegerter, M.A., Jafelicci, M.Jr; Souza, D.F. and Zanotto, G.D., World Scientific, Singapore, 103-152 (1979)

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