Síntese e caracterização de catalisadores de zeólita *BEA impregnada com pentóxido de nióbio e aplicação em reação de esterificação

Abstract

Catalisadores heterogêneos desenvolvem um papel fundamental na indústria petroquímica e na produção de biocombustíveis. Nessa área, zeólitas, óxidos de metais de transição e polioxometalatos são vastamente estudados devidos as suas propriedades como catalisadores, seja pela alta área superficial, acidez, estabilidade em condições adversas ou outros fatores. Neste trabalho, foram preparados catalisadores de pentóxido de nióbio suportados em zeólita BEA* desaluminizada em 70% de seu conteúdo de alumínio e catalisador de HPW (ácido 12-tungstofosfórico) suportado em zeólita BEA* na forma protônica. As impregnações foram feitas pelo método de impregnação aquosa, e a desaluminização da zeólita foi feita pelo método de remoção com hexafluorossilicato de amônio (HFSA). Os catalisadores foram caracterizados por diferentes métodos, DRX, FTIR, TG/DTG, adsorção gasosa de piridina, fisissorção de N2 líquido, RMN de 27Al e 29Si. As análises de DRX mostraram a prevalência da estrutura zeolítica após os processos de desaluminização e impregnação, viu-se também bom grau de dispersão para amostra contendo 10% m/m de nióbio e 40% de HPW, além da amostra contendo 30% de nióbio apresentar a formação de picos cristalinos referente à fase T (ortorrômbico). Pela análise de TG/DTG das amostras adsorvidas com piridina constatou-se a variação do número de sítios ácidos pelo processo de desaluminização, que causou a redução desse número, e o aumento dos sítios ácidos com impregnação de espécies ácidas. Os catalisadores foram aplicados em reação de esterificação de ácido oleico com etanol, as reações foram realizadas a 100 ˚C, com proporção molar ácido:álcool de 1:6 e proporção catalisador:ácido em massa de 1:10, variou-se o tempo reacional de 1 a 4 horas e os produtos reacionais foram quantificados por 1H RMN. Para o catalisador contendo 40% de HPW em zeólita BEA* obteve-se um valor de conversão de 89% em 4 horas de reação. Os demais catalisadores apresentaram baixo valor de conversão, entre 15 e 18%. Constatou-se aumento da conversão após processo de desaluminização da zeólita *BEA e a presença do pentóxido de nióbio não apresentou um efeito positivo na conversão da reação.