Materiais baseados em óxido de grafeno como catalisadores na reação de abertura de anel de epóxido de biodiesel

Abstract

A demanda de biodiesel no Brasil vem crescendo ao longo dos anos, contudo melhorias em suas propriedades, como estabilidade oxidativa e propriedades a frio, são necessárias para que o biodiesel possa substituir parcialmente ou completamente o diesel convencional. O caminho proposto por esse trabalho para melhorar as propriedades indesejáveis do biodiesel é sua modificação estrutural, utilizando reação intermediária de epoxidação das insaturações presentes na estrutura do biodiesel e subsequente acetilação com anidrido acético. Para isso foram desenvolvidos catalisadores eficientes e de baixo custo baseados em óxido de grafeno. A síntese do óxido de grafeno (GO) foi baseada no método de Hummers que consiste na oxidação do grafite, no decorrer da síntese, uma variedade de grupos funcionais contendo oxigênio são introduzidos ao plano do grafeno, e também uma pequena quantidade de grupos sulfatos, suficientes para atuarem como ácidos de Brönsted, tornando o GO um bom catalisador ácido para várias reações. Dentre os estudos que relatam a utilização de GO com óxidos metálicos, os compósito de grafeno com óxido de zinco tem se destacado por possuírem propriedades catalíticas superiores a de seus constituintes individuais. Sendo assim, utilizamos a combinação de ZnO e GO para obter um catalisador com desempenho superior. O óxido de grafeno e compósito de grafeno com oxido de zinco foram utilizados como catalisadores na abertura do anel de epóxido de biodiesel, a reação foi realizada em batelada e em fluxo. Obteve-se bons resultados para conversão da abertura do anel e o catalisador contendo óxido de zinco apresentou atividade superior como esperado. Os resultados obtidos mostram uma conversão de abertura de anel de epóxido de biodiesel de 96 % em até 12h de reação a 120 ºC, utilizando apenas 1% do catalisador GO/ZnO enquanto que nas mesmas condições reacionais utilizando GO como catalisador a conversão foi de 75%.