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Adsorção de CO2 utilizando material mesoporoso impregnado com amina
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-12-16) Silva, Etemistocles Gomes da; Santos, Luciene da Silva; Silva, José Alberto Batista da; Santos, Luciene da Silva; Silva, José Alberto Batista da; Braga, Tiago Pinheiro
A emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera é um dos principais eventos causadores do aquecimento global. Dentre estes gases destaca-se o dióxido de carbono (CO2), cujas emissões podem ser reduzidas por processos de captura e sequestro de carbono. Os processos adsortivos têm apresentado diversas vantagens para a captura do CO2, como á regeneração dos adsorventes, minimizando o impacto ambiental, e mais economia. Os materiais mesoporosos do tipo MCM-41 ganharam especial interesse na adsorção de CO2 devido sua alta porosidade e facilidade de difusão rápida do gás na superfície. Este trabalho envolveu o estudo da capacidade de adsorção de CO2 pelo método gravimétrico do material mesoporoso do tipo MCM-41, sintetizado com duas sílicas comerciais: sílica gel 60 - Cromatográfica (SC) e sílica Fumed (SF) e modificação com monoetanolamina (MEA) a 0.50 mol.L-1 e 1.66 mol.L-1 e avaliando a sua seletividade na faixa de pressão de 1 a 40 bar, a 25°C utilizando uma balança de suspensão magnética. Os materiais mesoporosos: MSC (sintetizado com sílica gel 60 - Cromatográfica) e MSF (sintetizado com sílica Fumed) foram sintetizados nas mesmas condições reacionais e ambas as amostras foram modificadas por via úmida com MEA obtendo as amostras: MSC-1 e MSF-1 (modificadas com MEA a 0.50 mol.L-1) e MSC-2 e MSF-2 (modificadas com MEA a 1.66 mol.L-1), A caracterização do material se deu por: DRX, isotermas de N2 (BET/BJH), FTIR, TG/DTG e MEV. Os resultados obtidos das isotermas de adsorção permitiu observar que as amostra modificadas com MEA apresentaram maior capacidade de adsorção de CO2 a baixas pressões (< 5 bar), sendo superadas pelas amostras sem modificação (MSC e MSF) em valores de pressão maiores que (> 5 bar). Os resultados mostraram que os materiais puros são favoráveis para aplicações onde altas pressões são requeridas. Os valores de adsorção a 1 bar para as amostras modificadas foram quase o dobro das não modificadas como segue: MSC: 0.73 mmol.g-1, MSC-1: 1.24 mmol.g-1, MSC-2: 1.20 mmol.g-1 e MSF: 0.66 mmol.g-1, MSF-1: 1.08 mmol.g-1, MSF-2: 0.91 mmol.g-1. Os valores máximos experimentais de capacidade de adsorção das amostras sem modificação foram: MSF: 11.39 mmol.g-1 e para a MSC: 10.44 mmol.g-1 a pressão de 40 bar.
Adsorção de tensoativos e polímero em rocha reservatório
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-26) Cunha Bisneto, Manuel Carneiro; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; Pergher, Sibele Berenice Castellã; Braga, Tiago Pinheiro; Medeiros, Ana Catarina da Rocha
No processo de exploração de petróleo, quando a energia na formação não é suficiente para produzir o óleo naturalmente, faz-se necessário intervir no poço e a esse processo intitula-se de recuperação de óleo, que pode ser denominado de recuperação avançada de petróleo quando se utiliza processos químicos, como sistemas a base de tensoativos e polieletrólitos. Os tensoativos têm a propriedade de se adsorver em interface reduzindo a tensão interfacial e facilitar o escoamento do óleo dos poros da rocha para o interior do reservatório, enquanto que o polímero tem a propriedade de deslocar o banco de óleo a partir da alta viscosidade que os sistemas poliméricos oferecem. Os polieletrólitos também podem se adsorver na rocha. Para melhor entender o processo de recuperação se faz necessário estudar os fenômenos de adsorção das moléculas químicas na rocha reservatório e para isso aplicou-se as técnicas de potencial zeta e espalhamento dinâmico da luz. O arenito desagregado apresenta carga negativa e a adição da solução de ácido acético inverte a carga, passando a ser positiva. Os tensoativos aniônicos, óleo de coco saponificado (OCS) e Dodecil sulfato de sódio (SDS) se adsorvem ao arenito em concentrações abaixo e acima da concentração micelar crítica (CMC). A quitosana também se adsorve consideravelmente ao arenito. A adsorção acontece até o momento que satura toda a superfície das partículas do arenito desagregado e a concentração de saturação para a quitosana e SDS é 0,005%, enquanto para o OCS não há um valor crítico de saturação pois há o fenômeno da protonação. Para a combinação de quitosana-OCS a saturação se dá a 0,002%, enquanto que para a Quitosana-SDS e OCS-SDS não há um ponto crítico de saturação. A combinação de Quitosana-SDS-OCS apresenta aumento de carga até 0,004% e diminuição até 0,005% e partir deste valor há saturação da superfície do arenito. Os tamanhos de partículas foram determinados a partir da técnica de espalhamento dinâmico da luz. Os tamanhos de partículas confirmam que há interação das moléculas químicas estudadas sobre a partícula de arenito desagregado.
Adsorção de tensoativos iônicos e não iônicos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-22) Borges, Valdivino Francisco dos Santos; Braga, Tiago Pinheiro; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/4789528535524269; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/5764610624379978; Fonseca, José Luís Cardozo; Dantas, Michelle Sinara Gregório; Oliveira, Monica Rodrigues de; Santanna, Vanessa Cristina
A adsorção de tensoativos em superfícies rochosas pode modificar sua hidrofobicidade, a sua carga superficial e outras propriedades importantes que governam os processos de recuperação avançada de óleo (EOR), como diminuição da tensão interfacial água-óleo e aumento da permeabilidade. Em geral, a necessidade de controlar e/ou reduzir a adsorção de tensoativos nas superfícies de rochas reservatórios tem sido uma tarefa difícil nos métodos de EOR, pois impacta diretamente na economia do projeto. Isto requer um estudo e uma visão abrangente do mecanismo de adsorção nas rochas. As principais funções deste método são reduzir a tensão interfacial água/óleo e alterar a molhabilidade da rocha reservatório, que na maioria das vezes é molhável a óleo, tornando-a molhável à água. Esta propriedade dos tensoativos é devido à sua natureza anfifílica. Neste trabalho, foi estudado o comportamento de adsorção via soluções micelares de tensoativos iônicos (OCS, OCBS, OMS e SDS) e não iônicos (NP 9.5EO, NP 11EO e NP 15EO) usando como adsorvente as rochas carbonáticas e areníticas, respectivamente. Foram feitas análises de mineralogia e morfologia das rochas reservatórios e estudos da estabilidade térmica dos tensoativos adsorvidos. O método do banho finito foi realizado para avaliar a adsorção em todos os sistemas. Para os tensoativos aniônicos foi aplicado um planejamento experimental fatorial afim de otimizar o processo de adsorção. Verificou-se que a adsorção do OCS, OCBS e OMS foi eficaz em calcário e insignificante para o OCBS e OMS em arenito, enquanto o SDS apresentou baixa eficiência de adsorção em ambas as rochas A eficiência de adsorção em calcário foi de 85,74 % para o OCS, seguida de 82,52% para o OCBS e 45,30% para o OMS. O estudo de adsorção mostrou que os dados de equilíbrio dos tensoativos aniônicos se ajustaram ao modelo de isoterma de Sips. Os resultados também indicaram que a adsorção se adequou ao modelo cinético de pseudossegunda ordem. As isotermas de adsorção do OCS se ajustaram melhor ao modelo de isoterma de Langmuir em três temperaturas diferentes (298, 313 e 333K). Os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) indicaram que o processo de adsorção do OCS foi espontâneo e endotérmico. Para os tensoativos não iônicos os experimentos foram realizados, usando como adsorvente apenas a rocha arenito, de acordo com a rede de Scheffé e mostraram uma eficiência de adsorção de 66,89% para o NP-15EO, 67,15% para o NP-11EO e 70,60% para o NP-9.5EO. O ponto F foi escolhido como o ponto ideal uma vez que este permaneceu constante durante os experimentos, além de ser uma região rica em água e apresentar baixo teor de butanol. O arenito apresentou molhabilidade favorável ao óleo, que após o tratamento ocorreu a inversão da molhabilidade. Dentre os modelos de isotermas estudados o modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou, indicando assim que o processo de adsorção dos tensoativos não iônicos em arenito ocorre em monocamadas e multicamadas.
Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-19) Oliveira, Kéville Pereira de; Fonseca, José Luís Cardozo; http://lattes.cnpq.br/8143800826985556; http://lattes.cnpq.br/5527234465726091; Sant`anna, Carlos Mauricio Rabello de; Menezes, Fabricio Gava; Braga, Tiago Pinheiro; Santos, Zilvam Melo dos
O lançamento inadequado dos resíduos farmacológicos em diferentes matrizes ambientais tornou-se uma grande preocupação em todo o mundo, uma vez que os fármacos e seus metabólitos podem causar efeitos adversos aos ecossistemas e à saúde humana. Em razão disso, diversos estudos têm sido realizados com a finalidade de remover esses contaminantes emergentes do ambiente aquático por meio de métodos de remediação. Assim, esta pesquisa tem por objetivo compreender os aspectos termodinâmicos envolvidos na remoção dos fármacos cromoglicato de sódio (CG) e diclofenaco de sódio (DF) em solução aquosa pelo processo de adsorção utilizando quitosana reticulada. As amostras de quitosana reticulada (QR) e as demais que foram submetidas ao processo de adsorção foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios-X, potencial zeta, microscopia eletrônica de varredura e termogravimetria. Em relação às análises do equilíbrio de adsorção em sistema binário, foram realizadas utilizando quatro diferentes temperaturas (15, 25, 35 e 45 °C) e no ternário a 25 °C. Para estimar os parâmetros das isotermas de adsorção, os dados experimentais foram ajustados com as seguintes isotermas de adsorção: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson e Frumkin. Para tanto, as soluções aquosas contento um ou dois fármacos, foram quantificados por meio do desenvolvimento de curvas analíticas obtidas a partir dos dados experimentais medidos pelo método de espectrofotometria UV-Vis. Os resultados obtidos através das técnicas de caracterização validaram a metodologia utilizada para a reticulação da quitosana e demonstraram a presença de cargas positivas em sua superfície. Verificou-se também que os fármacos adsorvem apenas na superfície do polímero. Em relação ao processo de adsorção, os dados revelaram que, nos sistemas binários, os parâmetros termodinâmicos relacionados à entalpia em baixas concentrações de adsorvato indicaram natureza exotérmica para o CG com valores de -2 e -1 kJ mol-1 , enquanto para o DF foram de 2,1 e 1,7 kJ mol-1 confirmando ser endotérmica. Esses valores foram calculados utilizando as contantes de equilíbrio de Redlich-Peterson e Frumkin, respectivamente, por ter sido um dos melhores modelos matemáticos a serem ajustados aos dados experimentais. Além disso, os fatores entrópicos desempenharam um papel muito importante, principalmente para o DF, e a adsorção sendo mais favorável para o CG. Em altas concentrações ocorre uma inversão da situação, ou seja, a adsorção do DF torna-se mais favorável, sendo endotérmica para ambos os fármacos. Já em relação à adsorção em sistemas ternários, em concentrações mais baixas, a adsorção de CG é favorecida, principalmente, por ser mais favorável em termos de energia livre de adsorção de Gibbs. A uma determinada concentração crítica, a adsorção muda drasticamente, na forma de uma clara descontinuidade na isoterma de adsorção. Após essa descontinuidade, em concentrações mais altas, a adsorção é favorecida para o DF, por motivo da interação atrativa dos grupamentos laterais. Por fim, foi evidenciado que os fármacos adsorvem espontaneamente em superfície de QR, sendo mais uma alternativa de partículas que podem ser aplicadas em tratamento de efluentes que contém resíduos farmacológicos.
Alquilação de tolueno com propeno, através de complexo ferro (II) ᵦ- diimina homogêneo e heterogeneizado em MCM-41, Al-MCM-41 e SBA-15
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-09-25) Pinheiro, Carlos Antônio de Albuquerque; Pergher, Sibele Berenice Castella; Gusmão, Katia Bernardo; ; http://lattes.cnpq.br/8664708384378316; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; ; http://lattes.cnpq.br/4133612172850458; Gasparotto, Luiz Henrique da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/2649423643904707; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Santos, Eduardo Nicolau dos; ; http://lattes.cnpq.br/9246600674685393
Este trabalho descreve a síntese e aplicação de catalisadores de ferro homogêneos e heterogeneizados na reação de alquilação do tolueno com propeno, empregando planejamento de experimentos. O complexo homogêneo foi obtido através da síntese do ligante orgânico seguida da complexação de cloreto de ferro(II). Quanto aos complexos heterogeneizados, inicialmente foram sintetizados suportes inorgânicos (SBA-15, MCM-41 e Al-MCM41). Em seguida sintetizou-se novamente o ligante orgânico, que através de funcionalização com o cloropropiltrimetoxisilano (CPTMS), foi ancorado ao suporte previamente calcinado. A estes ligantes ancorados, foi complexado cloreto de ferro(II), previamente solubilizado em tetrahidrofurano (THF). A caracterização do ligante orgânico foi realizada através de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia na região do infravermelho (IV). Os suportes foram caracterizados por difração de raios-x (DRX), análises texturais por adsorção/dessorção de nitrogênio (antes e depois do ancoramento), análise de termogravimetria (TG) e espectroscopia na região do infravermelho (IV). A quantidade de metal foi quantificado através de espectrofotometria de absorção atômica (AAS). Os complexos foram testados em reações catalíticas empregando-se sesquicloreto de etilalumí- nio (EASC) como co-catalisador, responsável pela ativação do complexo catalítico, em reator de aço, sob agitação mecânica. As condições reacionais variaram entre 4 e 36 ◦C, para diversas razões alumínio/ferro, sempre sob 6 atmosferas de pressão de propeno e com 30 minutos de tempo reacional. Os produtos das reações catalíticas foram analisados através de cromatografia gasosa (CG). Os catalisadores se mostraram ativos tanto em meio homogêneo como heterogeneizados nos suportes. O complexo catalítico homogêneo apresentou frequência de rotação (FR) de até 8,63 ×103 · h −1 , enquanto que, em algumas condições, os complexos ancorados apresentaram melhores resultados, com FR de até 8,08 ×103 · h −1 . Adicionalmente, foi possível determinar uma equação, para o sistema homogêneo, que relaciona a quantidade de produto em função da temperatura reacional e da razão alumínio/ferro.
Avaliação da conversão e seletividade durante a reação de desidratação/desidrogenação do glicerol usando catalisadores a base de Cu-Fe2O3/Al2O3
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017-06-28) Rocha, Ana Luiza Souza; Braga, Tiago Pinheiro; Monickarla Teixeira Pegado da Silva; Da silva, Monickarla Teixeira Pegado; Pergher, Sibele Berenice Castellã
A busca por fontes alternativas de energia tem impulsionado o aumento da produção de biodiesel tendo como subproduto, o glicerol. Tendo em vista o decréscimo do valor de mercado do glicerol, o setor industrial tem buscado a conversão do glicerol em produtos de melhor valor agregado como o acetol. O trabalho visa a avaliação da conversão e seletividade do glicerol em acetol usando catalisador heterogêneo a base Cu-Fe2O3/Al2O3. Os métodos de síntese do catalisador consiste nos precursores poliméricos (suporte) e impregnação úmida (fase ativa) seguida das técnicas de caracterização de DRX obtendo características de material amorfo e TG fornecendo informações sobre a decomposição térmica dos materiais sintetizados e por último, a análise de desempenho catalítico resultando em conversão maior que 90% e seletividade acima de 86% com catalisador contendo cobre.
Avaliação da dessulfurização adsortiva de correntes derivadas do petróleo utilizando mcm-41 e paligorsquita ativada termicamente
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-06-29) Silva, Tatyane Medeiros Gomes da; Santos, Luciene da Silva; Santos, Luciene da Silva; Braga, Tiago Pinheiro; Silva, José Alberto Batista da
A crescente demanda para a produção de derivados do petróleo com elevado valor agregado, e que atendam às rigorosas exigências da legislação vigente para a redução do teor de enxofre, torna cada vez mais necessária a utilização de tecnologias que associem eficiência e redução de custos para a obtenção de combustíveis mais limpos. A maior limitação do tratamento convencional para o abatimento de enxofre, o hidrotratamento (HDS), é a grande quantidade de hidrogênio gasto, energia e catalisadores, o que torna um processo de elevado custo. Neste trabalho, o processo de adsorção foi utilizado na dessulfurização dos compostos presentes em correntes de diesel, com alto teor de enxofre, provenientes da Refinaria Potiguar Clara Camarão, RPCC, utilizando como adsorventes a MCM-41, sintetizada neste trabalho, e a argila paligorsquita, ativada termicamente nas temperaturas de 400, 500 e 600°C. Os adsorventes utilizados foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), espectrometria de absorção no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A determinação dos teores de enxofre nas amostras, antes e após dessulfurização, ocorreu por espectrometria de fluorescência na região do ultravioleta (FUV). A adsorção foi realizada em coluna de fluxo descendente e os resultados de dessulfurização indicaram até 78,5% de eficiência utilizando a paligorsquita natural e 86,1% utilizando a MCM-41, na remoção de enxofre do diesel, caracterizando-os como uma alternativa promissora para o abatimento de compostos organossulfurados, com redução de custos para o processo de dessulfurização vigente.
Avaliação de catalisadores Ni/Al2O3 modificados com B2O3 e Cobalto na reação de reforma a seco do metano
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-06-06) Silva, Yuri Kauã Rodrigues de Oliveira; Melo, Dulce Maria de Araújo; Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo; http://lattes.cnpq.br/7274621195761563; https://orcid.org/0000-0001-9845-2360; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; https://orcid.org/0000-0001-9081-7193; http://lattes.cnpq.br/1243552193424113; Braga, Tiago Pinheiro; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; Melo, Vítor Rodrigo de Melo e
A reação de reforma a seco do metano (RSM) é uma rota sintética para a produção de gás de síntese partindo de uma mistura gasosa binaria composta de agravantes do efeito estufa (CH4 e CO2), tal reação tem elevado interesse acadêmico devido à similaridade com a produção de gás de síntese a partir da reforma do biogás que possui os mesmos componentes, com razão variada de CH4 e CO2 e origem renovável, a principal problemática acerca da temática é a rápida desativação dos catalisadores, principalmente pela elevada produção de carbono inorgânico (coque) que encapsula as partículas da fase ativa e comprometem a conversão a longo prazo, nesse aspecto foram planejados, preparados e avaliados 7 catalisadores seguindo o estabelecido pelo design de mistura, dos quais 1 catalisador de níquel (Ni) utilizado como padrão, dois catalisadores de Ni promovidos por trióxido de boro (B2O3), 2 catalisadores bimetálicos em sistemas Ni-Cobalto (Co) e 2 catalisadores bimetálicos promovidos por B2O3, todos suportados em gamma-alumina. o suporte foi sintetizado utilizando o método da combustão assistida por micro-ondas utilizando a ureia como combustível, os metais e o promotor não-metálico foram inseridos por impregnação via umidade insípida passando por um tratamento térmico posterior a 550 ºC por três horas. Os catalisadores foram caracterizados estruturalmente por Difração de Raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia no ultravioleta e visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e espectroscopia de energia dispersiva na região dos raiosX (EDS), a ativação dos catalisadores foi realizada a 700 ºC durante uma hora sob fluxo de hidrogênio (H2), os testes catalíticos foram conduzidos em uma unidade catalítica com reator de leito fixo acoplada a um cromatógrafo gasoso, os materiais foram testados durante 12 horas com uma velocidade espacial foi de 96 L.g-1 .h-1 , o carbono formado foi qualificado por DRX e espectroscopia Raman onde observou-se menor formação de carbono cristalino com grau de desordem de 1,29 para a amostra com maior quantidade de B2O3 e quantificado por análise termogravimétrica (TG) demonstrando que a inserção do B2O3 diminuiu em até 57,7 % a quantidade de carbono produzida. Os resultados indicam elevada estabilidade, melhoria na atividade e diminuição na deposição de coque nos catalisadores com os 3 componentes, a modelagem estatística mostra elevada correlação entre os componentes variados e o desempenho do catalisador, com o boro diminuindo consideravelmente a formação de coque e o cobalto conferindo atividade, bem como estabilidade em termos de sinterização, o modelo preditivo cubico especial proposto, demonstra elevada significância estatística demonstrada pelo teste de Fisher com razão entre Fcalc e Ftab de 41,12.
Caracterização da inibição de Xilanases GH11 por acoplamento proteína-proteína: uma investigação por dinâmica molecular
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-12-12) Lima, Elton Marlon de Araújo; Vieira, Davi Serradella; Sérgio Rushi Bergamachi Silva; Vieira, Davi Serradella; Mazzé, Fernanda Marur; Braga, Tiago Pinheiro
Xilanases são enzimas produzidas por vários organismos como bactérias e fungos e são capazes de hidrolisar as ligações 1,4-beta da cadeia principal da xilana (principal componente da hemicelulose). As xilanases apresentam grande aplicabilidade na indústria biotecnológica, com destaque para os processos de geração do etanol de segunda geração. O objetivo do estudo é investigar o processo molecular fundamental da inibição de xilanases GH11, assim como uma caracterização estrutural/energética do sítio ativo dessas enzimas. Foram estudadas, por simulação de dinâmica molecular, duas xilanases da mesma família, com diferentes sensibilidades com relação à inibição por acoplamento com a proteína XIP-1, a xilanase XYNC, produzida pelo fungo Penicillium funicolosum, que sofre inibição, e a xilanase NpXyn, produzida pelo fungo Neocallimastix patriciarum, que é a única enzima xilanase fúngica a não sofrer inibição pela XIP-1. A energia de interação média dos acoplamentos NpXyn+XIP-I e XYNC+XIP-I são -1.63 kcal/mol e -9.27 kcal/mol, respectivamente. As análises por RMSF (raiz da flutuação quadrática média) por resíduo mostram claramente diferentes padrões de flexibilidades na interface proteica das duas xilanases. A região que forma o sítio catalítico é mais estabilizada (baixa flutuação) na NpXyn em comparação com a XYNC. A análise pontual do sítio catalítico das xilanases, frente o resíduo mais importante da XIP-1 (Arg149), mostrou que os resíduos catalíticos da XYNC estão mais próximos da Arg149 e que não há formação de uma interface, na região dos dedos, que impeça a inibição. Na NpXyn a presença de resíduos “hotspot” na região do dedos da xilanase forma uma interface estável com a proteína inibidora, impedido o acesso da a Arg149 ao resíduos catalíticos, o que impede a inibição.
Carboxymethylcellulose template synthesis of porous aluminium oxide from hybrid spheres: influence of the degree of substitution and polymerization
(Springer, 2016-02-12) Pergher, Sibele Berenice Castellã; Silva, Monickarla Teixeira Pegado da; Carvalho, Julyana Cardoso; Braga, Tiago Pinheiro
Catalytic supports based on aluminum oxide were synthesized by the method of hybrid spheres using carboxymethylcellulose as organic precursor (template) and aluminum nitrate as inorganic precursor. The characterizations were performed by analysis of TG, XRD, FTIR, SEM and N2 physisorption. The study of synthesis indicated that the characteristics of the biopolymer (degree of substitution and polymerization) directly influence on the limit ratio between organic and inorganic precursor in order to observe the formation of the hybrid spheres. The physicochemical properties of the final material (structure by XRD, texture by N2 physisorption and morphology by SEM) showed a direct dependence with the biopolymer properties, indicating the versatility of this synthetic route. FTIR spectra confirm the formation of a hybrid material, comparing the pure CMC spectrum with the solids after drying. N2 adsorption/desorption isotherm and SEM images confirm the formation of highly porous materials with a specific surface area between 50 and 162 m2/g
Complexos Níquel-β-diiminas heterogeneizados em MCM-41 e SBA-15: aplicação em oligomerização de olefinas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-07-31) Rossetto, Enéderson; Pergher, Sibele Berenice Castella; Gusmão, Kátia Bernardo; ; http://lattes.cnpq.br/8664708384378316; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414; ; http://lattes.cnpq.br/1344299870528860; Santos, Eduardo Nicolau dos; ; http://lattes.cnpq.br/9246600674685393; Vitor Sobrinho, Eledir; ; http://lattes.cnpq.br/8488499388852606; Souza, Michele Oberson de; ; http://lattes.cnpq.br/3536832030182279; Braga, Tiago Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804
Os ligantes β-diiminas 2-(fenil)amino-4-(fenil)imino-2-penteno e o 2-(2,6-dimetilfenil)amino-4-(2,6-dimetilfenil)imino-2-penteno foram combinados com o grupo alcoxisilano cloropropiltrimetoxisilano (CPTMS) e ancorado covalentemente aos suportes mesoporosos MCM-41 e SBA-15, coordenados pela interação com os grupos silanóis da matriz das sílicas e complexados com níquel. Os complexos Ni-β-diimina/mesoporosos foram sintetizados para aplicação em reações de oligomerização do etileno e do propileno e para comparação dos resultados entre o sistema homogêneo com o sistema heterogêneo. O suporte foi primeiramente sintetizado e calcinado. Após foi realizado o ancoramento dos ligantes e posterior complexacão do níquel. Estes materiais foram caracterizados por várias técnicas, tais como: RMN de 1H, 13C e 29Si, DRX de baixo ângulo, Infra-vermelho (IR), análise termogravimétrica, análise de isotermas de adsorção-dessorção de N2, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e de varredura (MEV), análise elementar e espectroscopia de absorção atômica para confirmar o sucesso das sínteses dos materiais. Ambos os complexos homogêneos e os heterogeneizados são ativos e seletivos para as reações de oligomerização do etileno e do propileno. Os materiais heterogeneizados foram menos ativos que os complexos análogos homogêneos nas reações de oligomerização do etileno, porém, foram mais seletivos tanto para frações C4 quanto para α-C4. Nas reações com o propileno os complexos homogêneos promoveram à reação de dimerização e os complexos heterogeneizados à reação de alquilação do tolueno com o propileno.
Conversão catalítica por desidratação do glicerol a bioprodutos utilizando sólidos a base de ZnO/Al2O3
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-20) Alves, Layssa Cristine; Braga, Tiago Pinheiro; Barbosa, Felipe Fernandes; http://lattes.cnpq.br/1536109877097445; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/1147322901242516; Gondim, Amanda Duarte; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; Araújo, Antonio Souza de; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866
Na busca da supressão do desprendimento de gases do efeito estufa, rotas verdes são atualmente empregadas. Nesse ramo, encontra-se a produção de biocombustíveis que tem se intensificado cada vez mais. Entretanto, existe uma produção demasiada do biodiesel no mundo o que acaba gerando uma grande quantidade de glicerol como subproduto da reação de transesterificação. Como solução para esse gargalo torna-se interessante uma aplicabilidade afim de aprimorar e favorecer a produção desse combustível de fonte renovável tornando lucrativa e sustentável. Uma das rotas, se encontra na sua conversão a produtos de maior valor agregado via catálise heterogênea, utilizando óxidos de metais de transição. Com isso, nesse trabalho foram sintetizados os óxidos a base de Zn e Al pelo método de Pechini, para uso na reação de desidratação do glicerol. Foram feitas caracterizações por diferentes técnicas, sendo elas o DRX, FRX, RMN, MEV, TG e FTIR para análise de suas propriedades. Na técnica de DRX, pode-se perceber um material constituído de partes cristalinas, onde foram observados picos característicos de ZnO, Al2O3 e ZnAl2O4. Pelo FRX, obteve-se altas concentrações de zinco enquanto que o alumínio apresentou baixas concentrações esperadas comparadas com seus óxidos. O 27Al RMN foi realizado afim de observar a coordenação do alumínio, o qual demonstrou sendo predominantemente octaédrica, característica da fase alumina onde os sítios de Al3+ são octaédricos. Os resultados do MEV determinaram a morfologia do tipo esponjosa, apresentando alta porosidade, o que se espera para materiais utilizados como catalisadores. Com os dados do TG, pode-se notar a presença de eventos inicias de dessorção de água, à queima de carbono em 270°C e ainda, a decomposição de possíveis carboxilatos em 800°C. De acordo com o FTIR, as bandas características de adsorção de carboxilatos foram encontradas em 1464 cm-1, estiramentos vibracionais de C–O e C=O e de grupos hidroxila ligados aos metais em 1605 cm-1, a presença de grupos C-H em 2850 cm-1 e grupos OH referente a deformações angulares de água remanescente adsorvida em 3350 cm-1. Os catalisadores obtidos apresentaram conversões de glicerol condizentes com as condições reacionais, sendo 31,01% a maior. Além disso, o Zn10Al90 com pré-tratamento de N2 conseguiu obter maior porcentagem de seletividade a acetol e 1,2-propanodiol.
Conversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-02) Cavalcanti, Wesley Eulálio Cabral; Braga, Tiago Pinheiro; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/2155799616244146; Melo, Dulce Maria de Araújo; https://orcid.org/0000-0001-9845-2360; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; Araújo, Rinaldo dos Santos
O glicerol é o principal subproduto para obtenção do biodiesel, portanto, o crescimento da sua produção tem provocado um aumento na oferta de glicerol, diminuindo drasticamente seu valor de mercado. Com a finalidade de melhorar a eficiência econômica e os padrões ecológicos da produção do biodiesel, têm-se buscado converter cataliticamente o glicerol em bioprodutos de maior valor agregado. Nesse sentido, esse trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido a base de ferrita de cobalto suportada em SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) para atuar como catalisador na reação de conversão do glicerol na presença de etanol. O suporte foi sintetizado via método hidrotérmico utilizando o P123 como direcionador orgânico e o TEOS como fonte de sílica. Enquanto a síntese do catalisador se deu através da impregnação dos precursores de Fe3+ e Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O e Co(NO3)2 · 6H2O) via método de Pechini. As caracterizações via difração de raios-X (DRX) e espectroscopia FTIR confirmaram as sínteses da SBA-15 e do CoFe2O4/SBA-15. A espectroscopia Raman permitiu identificar a ferrita com grau de inversão(δ) de 0,4. A propriedade redox do catalisador foi avaliada via redução à temperatura programa (TPR-H2) que mostrou eventos de redução acima de 400°C, referentes a redução do Co2+ e Fe3+ . A análise de fisissorção de N2 mostrou uma área superficial de 372 m2 /g e um volume total de poros de 0,65 cm3 /g para o catalisador, indicando a presença do óxido na superfície e nos mesocanais do suporte. Através da microscopia eletrônicas de varredura (MEV) confirmou-se a manutenção da morfologia do suporte após o processo de impregnação. Já a partir da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observou-se um tamanho médio de partícula de 6,19 nm para a ferrita de cobalto suportada. As propriedades ácido-base do catalisador indicaram a presença de sítios básicos fracos, via dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2) e a presença de sítios ácidos de Lewis via adsorção de NO e Piridina seguida de análise de FTIR. Os testes catalíticos mostram uma maior eficiência de conversão do glicerol na presença de etanol como cossolvente, a reação contendo apenas o glicerol apresentou uma conversão de apenas 20%, enquanto as reações realizadas em 10% glicerol-10% de etanol e 10% de glicerol-20% de etanol tiveram uma conversão superior aos 80%. Em geral, foram obtidos como produtos de reação, em ordem crescente de seletividade, o acetaldeído, o ácido propanoico, o acetol e o 1,2 propanodiol. A reação ocorrida apenas com glicerol obteve o etanol como um dos produtos, enquanto a reação realizada apenas com etanol formou exclusivamente acetaldeído.
Conversão do glicerol utilizando zeólita Beta modificada com aluminato, MAl2O4 (M= Mg ou Zn): efeito das propriedades físicoquímicas na estabilidade catalítica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-28) Oliveira, Amanda Sayure Kasuya de; Braga, Tiago Pinheiro; Pontes, Luiz Antônio Magalhães; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/8328722536697002; Schwanke, Anderson Joel; Valentini, Antoninho; Araújo, Antônio Souza de; Pergher, Sibele Berenice Castella; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414
A urgência em substituir os combustíveis fosseis pelos renováveis aliado ao crescimento da produção do biodiesel e consequentemente de glicerol estimulam pesquisas a fim de transformar os produtos derivados de biomassa em outros com maiores valores agregados e, portanto, manter a cadeia produtiva. A reação de desidratação do glicerol em fase gasosa utilizando sólidos ácidos é uma via de reação interessante. Para avaliar a viabilidade desse estudo, catalisadores foram preparados com diferentes teores – 2, 5 e 10% - de espinélio de magnésio e de zinco dispersos na zeólita Beta e suas propriedades catalíticas foram analisadas. Os diferentes sólidos foram caracterizados por DRX, FRX, MPE, FTIR, espectroscopia Raman, fisissorção de N2, MEV-FEG, TPD-NH3 e DRIFTS-piridina. Os espectros Raman e infravermelho sugeriram a presença de bandas referentes aos espinélios embora por DRX as fases não foram observadas devido sua alta dispersão e tamanho nanométrico. As análises de DRIFTS e NH3-TPD indicaram que a incorporação de espinélios modifica as propriedades ácidas quanto ao número, tipo e distribuição dos sítios. Os ensaios de fisissorção de N2 mostraram a manutenção das propriedades micro e mesoporosas da H-BEA, apesar da alteração nos valores de área específica e volume de poros. Os catalisadores com menor teor de espinélio (2%) apresentaram melhores desempenhos na conversão de glicerol e resistência a desativação quando comparados a zeólita pura, atingindo valores de conversão de 73,26%. Esses resultados estão relacionados a presença de sítios ácidos e básicos nos catalisadores. Os catalisadores a base de magnésio, nas reações de desidratação do glicerol, favoreceram a formação de acroleína (63,42 % para o melhor material) enquanto os catalisadores a base de zinco produziram majoritariamente álcool alélico (37% para o sólido com melhor desempenho). As vias de reação para os diferentes produtos formados, a depender do tipo de sítio ácido, foram detalhadas nos mecanismos propostos e correlacionadas com os mapas de potencial eletrostático. Da mesma forma, as reações para a formação do coque foram descritas de acordo com os compostos identificados por GC-MS após a extração do coque.
Degradação do fármaco (AINE) Ibuprofeno usando O TIO2 como fotocatalisador
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-12-10) Cavalcanti, Wesley Eulálio Cabral; Braga, Tiago Pinheiro; Maicon Oliveira Miranda; Braga, Tiago Pinheiro; Barbosa, Felipe Fernandes; Menezes, Fabrício Gava
A contaminação ambiental por poluentes emergentes tem chamado atenção nos últimos tempos. Dentro desse grupo, destacam-se os fármacos. No intuito de propor uma metodologia para descontaminação de vias aquáticas, esse trabalho estudou o processo de fotocatálise heterogênea para degradação do fármaco ibuprofeno (IBP) utilizando o dióxido de titânio como fotocatalisador. Inicialmente foi feita a caracterização do catalisador via difração de raios-X e o cálculo da energia de band-gap. Foram encontradas as fases anatase e rutilo, nas respectivas proporções de 15,4% e 84,6%, respectivamente. O band-gap obtido foi de 3,29 eV. As análises de degradação foram feitas variando as massas de catalisador em 0,01g, 0,03g e 0,05g para 100 mL de solução 10-4 M de IBP, além disso analisou-se a influência do pH na fotodegradação. Os resultados foram obtidos através da técnica de UV-vis pelo acompanhamento da banda em 222 nm. A fotodegradação pode ser considerada satisfatória uma vez que para uma massa de 0,05 g de TiO2 a banda em questão desapareceu em apenas 10 minutos, sendo este o resultado mais eficiente. Para os testes de pH o melhor resultado obtido foi em pH 5,5. Em etapas futuras, é necessário fazer algumas análises como cromatografia acoplada a espectrometria de massas, determinação de carbono orgânico total, para melhor explicar alguns fenômenos observados no trabalho.
Degradação fotocatalítica do Ibuprofeno usando nanopartículas de Titânio suportada em Carbono Cmk-3 Mesoporoso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-22) Miranda, Maicon Oliveira; Braga, Tiago Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/1441138980070789; Santos, Anne Gabriella Dias; http://lattes.cnpq.br/2626033210573145; Huitle, Carlos Alberto Martinez; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Vieira, Davi Serradella; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; Silva Filho, Edson Cavalcanti da; http://lattes.cnpq.br/7892423373858047
O presente trabalho aborda o papel das nanopartículas de TiO2 dispersas em carbono CMK-3 mesoporoso ordenado usando diferentes teores de Ti, foram sintetizadas com sucesso e sua atividade na degradação fotocatalítica do ibuprofeno foi avaliada. Os fotocatalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), isotermas de adsorção-dessorção de nitrogênio, refletância difusa, espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Foi apresentado um estudo teórico-computacional por meio do cálculo da energia de ponto único para avaliar a interação entre o TiO2-C e também outro estudo usando a abordagem DFT para estimar a região preferencial de ataque do radical OH•. Os difratogramas, os espectros Raman e XPS confirmaram a formação da fase anatase e carbono grafítico. O resultado de DRX a baixo ângulo, as isotermas a partir da fisissorção de N2 e as imagens de MET indicaram que o suporte CMK-3 não sofre uma mudança significativa na estrutura mesoporosa após a inserção de TiO2. A razão entre as bandas ID/IG, observada nos espectros Raman, não variou significativamente com o aumento do teor de titânio, o que mostra que o suporte CMK-3 foi praticamente inalterado com a adição de Ti. Os tamanhos dos cristais de anatase variaram entre 8 e 15 nm e as áreas específicas variaram de 348 a 586 m2.g-1, dependendo do teor de TiO2. O cálculo de energia de ponto único confirmou que a energia de interação entre o óxido de titânio e o carbono aumenta com o aumento da quantidade de Ti. O mecanismo de degradação e mineralização do ibuprofeno segue uma sequência de reações radicalares que ocorrem na interface sólido-líquido, podendo levar à formação de intermediários antes de sua mineralização. O fotocatalisador 1%TiO2/CMK-3 exibiu o melhor desempenho fotocatalítico, atingindo 100% de degradação em apenas 5 min. Os resultados da demanda química de oxigênio e do carbono orgânico total confirmaram a mineralização do ibuprofeno a CO2 e H2O. A variação do pH e massa também pode alterar a quantidade de subprodutos formados. Diferentes subprodutos foram identificados por CGEM, como 4-isobutilacetofenona. O simples estudo usando a abordagem DFT demonstrou que o radical OH• ataca preferencialmente a região de maior densidade eletrônica da molécula de ibuprofeno devido a menor energia livre, o qual está localizado ao redor do anel aromático (ligações C=C). A presença do radical OH• foi confirmada por meio de uma reação modelo usando ácido salicílico como molécula sonda.
Desenvolvimento de novos materiais catalíticos à base de Mo suportado em sílica e carvão mesoporoso ordenados para reações hidrodeoxigenação
(2017-10-06) Rigoti, Eduardo; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; ; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; Braga, Tiago Pinheiro; ; Santos, Anne Gabriella Dias; ; Rodella, Cristiane Barbieri; ; Silva, Victor Luis dos Santos Teixeira da;
O objetivo desta tese foi desenvolver novos materiais catalíticos à base de molibdênio (Mo) por meio da síntese de suportes mesoporosos de sílica e de carvão e avaliar seu desempenho na hidrodeoxigenação de moléculas plataforma em fase gasosa. O desempenho do catalisador, do suporte e do comportamento suporte/catalisador em diferentes condições reacionais foram estudadas. Os carbonos mesoporosos foram obtidos utilizando os materiais de sílica (SBA-15 e KIT-6) como molde. A incorporação do óxido de molibdênio (MoO3) aos diferentes suportes foi realizada pelo método de impregnação ao ponto úmido a fim de obter um teor de 4 e 2 átomos de Mo/nm². As técnicas de caracterização empregadas foram a difratometria de raios X (DRX), fisissorção de N2 a 77 K, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) que permitiram confirmar a síntese dos materiais de sílica e carbono e a efetiva incorporação do óxido de molibdênio. A técnica de capacidade de estocagem de oxigênio (OSC) permitiu investigar o efeito dos pré-tratamentos térmicos sobre o MoO3 e, partir disso compreender a influência desses pré-tratamentos no desemprenho catalítico desses materiais. Além do MoO3 suportado, foram feitos testes catalíticos com Mo2C carburado in situ e ex situ. Os materiais foram avaliados nas reações de hidrodeoxigenação do fenol com temperatura de reação de 300 °C e diferentes temperaturas de pré-tratamento para o MoO3 suportado. Todos os catalisadores apresentaram seletividades a produtos desoxigenados superiores a 97 %. Os óxidos suportados nas réplicas de carvões mesoporosos apresentaram conversões superiores que o óxido suportado nos materiais de sílica. O aumento da temperatura de pré-tratamento influenciou positivamente na conversão a produtos desoxigenados para o óxido suportado nos templates de sílica e em suas réplicas. As reações utilizando Mo2C apresentaram valores de conversão superiores (27 %) aos valores observados com MoO3 (~1,3 – 18,5 %), porém não foi observado uma influência significativa dos suportes.
Desenvolvimento de sensores cromogênicos baseados em reações enzimáticas e nanopartículas de prata para análise de Ácido Ascórbico e Ferro (III) em meio aquoso
(2019-07-22) Coutinho, Mayra Silva; Menezes, Fabricio Gava; Cavalcanti, Livia Nunes; ; ; ; Longhinotti, Elisane; ; Fonseca, José Luis Cardozo; ; Braga, Tiago Pinheiro;
O desenvolvimento de sistemas químicos para detecção de analitos específicos em solução tem atraído grande atenção devido a possibilidade de análises rápidas, de baixo custo, e de fácil implementação. Dentro deste contexto, destaca-se o uso de sistemas enzimáticos e nanoestruturados. O presente trabalho é dividido em duas partes principais. Inicialmente, foi proposto um novo método para determinação de ácido ascórbico (AA, vitamina C), baseado em seu efeito interferente na análise de glicose através do método enzimático colorimétrico. O princípio do método se baseia na inibição da formação do cromóforo quinonaimina, gerado via processos enzimáticos sequenciais, e cuja concentração no meio é diretamente proporcional à concentração de glicose. Pelo uso da espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a diminuição da concentração do cromóforo em função do aumento da concentração de AA em solução. O método foi validado através da quantificação de AA em compridos efervescentes comerciais, com erros bastante satisfatórios, entre 0,01 e 1,25 %, e com limites de detecção e quantificação de 0,045 e 0,138 mg.L-1, respectivamente. A segunda parte do presente trabalho consiste no desenvolvimento de nanopartículas de prata funcionalizadas pelo produto natural rutina (AgNPs-RUT+AA) para detecção de cátions Fe3+ em solução aquosa, em presença de AA. Na melhor condição experimental (AgNO3, 0,2mM; AA, 0,1 mM; NaOH, 0,1 M e AA, 1mM), avaliada por UV-vis, foram obtidas AgNPs-RUT+AA pequenas, com tamanho médio de 4,1 nm, porém polidispersas, conforme verificadas por microscopia eletrônica de transmissão. Foi verificada que na presença de íons Fe3+, as AgNPsRUT+AA passar a formar agregados, em uma única população de partículas com tamanho médio de 14.7 nM. Este efeito não foi verificado para outros cátions metálicos, incluindo Al3+, Ba2+, Cd2+, Co2+, Cr3+, Cu+ , Cu2+ Hg2+, Mg2+, Na+ , Ni2+, Pb2+, Sr2+, Sn2+ , Fe3+. Mecanisticamente, a estabilização das nanopartículas pela ação da rutina ocorre via coordenação da porção 5-hidroxichromen-4-ona à superfície metálica, enquanto a detecção de ferro envolve coordenação do referido cátion com a porção catecol do produto natural, com uma estequiometria de pelo menos 1:2 metal-ligante. O papel do AA para detecção seletiva do metal pode estar associado tanto à prevenção de oxidação da rutina quanto à coordenação de outros cátions pelo ânion ascorbato. Por meio de espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a concentração de Fe3+ (1-10 μM) e o decaimento da banda de ressonância de plasmon de superfície referente às AgNPs-RUT+AA (396 nm). Os limites de detecção e quantificação obtidos no método foram significantemente de 0,017 e 0,056 µmol.L-1, respectivamente.
Desenvolvimento de suportes catalíticos a base de aluminatos para reforma a seco do metano
(2017-08-11) Figueredo, Gilvan Pereira de; Melo, Dulce Maria de Araújo; Mercury, José Manuel Rivas; ; ; ; Braga, Tiago Pinheiro; ; Braga, Renata Martins; ; Morgado Júnior, Edisson; ; Pontes, Luiz Antônio Magalhães;
Os materiais cerâmicos apresentam diversas aplicações, principalmente por sua versatilidade e propriedades. Várias metodologias foram consolidadas para a síntese destes materiais, mas algumas desvantagens limitam sua aplicabilidade em catálise. Assim, há muitas pesquisas concentradas no estudo de métodos de síntese de catalisadores e suportes catalíticos que sejam simples, rápidos, de baixo custo, ecológicos e que produzam materiais adequados. Nos últimos anos algumas rotas alternativas de síntese têm atraído bastante atenção, mas a obtenção do espinélio MgAl2O4 pelo método da gelatina e da perovskita LaAlO3 via reação de combustão assistida por microondas tem sido pouco explorada. O MgAl2O4 é bastante utilizado na reforma a seco do metano (RSM), mas estudos de RSM usando LaAlO3 como suporte são muito limitados. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram: sintetizar MgAl2O4 usando gelatina como precursor orgânico; preparar a perovskita LaAlO3 via reação de combustão assistida por microondas; e, comparar o desempenho em reforma a seco do metano de dois catalisadores preparados com níquel suportado no LaAlO3 e na α-Al2O3 comercial. Pelo método da gelatina foi possível obter MgAl2O4 puro, nanométrico e com cristalinidade de até 90,40%. Um aumento brusco no tamanho dos cristalitos foi observado para temperatura de calcinação acima de 900 ºC. Na síntese por microondas, a perovskita LaAlO3 monofásica e nanométrica foi obtida. Os perfis de RTP-H2 mostram que as vacâncias de oxigênio presentes na superfície da perovskita exerceram um forte efeito sobre a temperatura de redução e a redutibilidade das nanopartículas de NiO, resultando em fraca interação Ni0/LaAlO3. Os resultados dos testes de 10 h com GHSV de 18 L g-1 h-1 mostram que o catalisador Ni/LaAlO3 é 7,8 e 11,5 % mais estável do que o Ni/α-Al2O3 nas conversões de CH4 e CO2, respectivamente. A maior estabilidade e atividade do Ni/LaAlO3 está diretamente relacionada à presença de NiO (3,38 %p) após a ativação, que promoveu a formação de nanotubos de carbono (NTC), aumentando a dispersão da fase metálica. Mesmo em condições severas de ativação e reação (alta GHSV), como no teste a longo prazo (20 h), o catalisador Ni/LaAlO3 revelou um rendimento em H2 de 37,2% a mais que o Ni/α-Al2O3. As análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) revelam que o catalisador Ni/α-Al2O3 desativou por sinterização. Assim, a presença de defeitos estruturais e de superfícies ricas em vacâncias de oxigênio tornam a perovskita LaAlO3 um potencial suporte para aplicação em processos de reforma catalítica do metano.
Desenvolvimento de um sistema catalítico em meio pressurizado para conversão da γ-butirolactona em produtos de alto valor agregado
(2020-02-20) Costa, Carolina da Silva; Pereira, Camila Gambini; Gomes, Pedro Miguel Vidinha; ; ; ; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; ; Moura, Maria Carlenise Paiva de Alencar; ; Braga, Tiago Pinheiro;
A insustentabilidade da utilização de materiais fósseis gera a busca de componentes alternativos capazes de produzir produtos químicos e energia a partir de processos limpos, renováveis e economicamente viáveis. No contexto de produção de produtos químicos, a biomassa é considerada uma fonte de moléculas-plataforma capaz de sintetizar produtos químicos de alto valor agregado. A γ-butirolactona (GBL), por exemplo, é uma importante molécula-plataforma para a produção de 1,4-butanodiol (BDO) e tetrahidrofurano (THF), tendo estas substâncias diversas aplicabilidades industriais. Sendo assim, o presente trabalho objetivou estudar os processos de hidrogenação catalítica da γ-butirolactona, empregando catalisadores nanoestruturados bimetálicos a base de paládio e rênio e suportados em sílica (PdRe/SiO2). Os catalisadores PdRe/SiO2 foram sintetizados pelo método de impregnação sucessiva e caracterizados quanto sua área superficial e volume de poros, quantidade de metais, temperatura de redução, estrutura cristalina e morfologia. As reações foram avaliadas quanto ao efeito da temperatura e pressão, a partir de um delineamento composto central rotacional. Adicionalmente, foi avaliado o efeito da água (solvente) e CO2 supercrítico (meio reacional). Os catalisadores foram caracterizados como materiais mesoporosos com poros estreitos e uniformes. Do DRX do catalisador foram identificados os picos referentes ao Pd em diferentes planos, apenas um pico do Re e um pico característico de materiais amorfos referente à sílica. As imagens de TEM mostraram estruturas aglomeradas dos metais, porém bem distribuídas no suporte. Para as reações, apenas o efeito linear de temperatura foi significativo para a conversão GBL, enquanto que para a seletividade do BDO, os efeitos quadráticos da temperatura e pressão foram estatisticamente significativos. Dímeros de BDO e GBL foram identificados como produtos das reações e a água apresentou grande influência em suas formações. Os efeitos do CO2-SC se mostraram mais expressivos no aumento da seletividade do THF.

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