Estudo de catalisadores heterogêneos baseados na impregnação de heteropoliácidos de Keggin em zeólita Y

Abstract

O desenvolvimento de materiais catalíticos suportados em matrizes sólidas tem sido cada vez mais impulsionado, para que processos químicos clássicos sejam aperfeiçoados. Dentro desta perspectiva, o uso de heteropoliácidos (HPA) e zeólitas tem ganhado destaque, sendo sua associação uma interessante linha de pesquisa em catálise heterogênea. No presente estudo, a zeólita Y (do tipo faujasita) foi modificada pela inserção dos ácidos 12-tungstofosfórico (HPW) e 12-tungstosilícico (HSiW), a fim de se preparar via metodologia incipiente uma sequência de catalisadores passíveis de aplicação na reação de esterificação do ácido oleico com álcool n-butílico. Os materiais gerados foram caracterizados por diferentes técnicas espectroscópicas, morfológicas, térmicas e de sondagem de acidez: FRX/EDX, DRX, FT-IR, MAS-RMN de 27Al, 29Si e 31P, MEV, fissisorção de N2 a baixa temperatura, TG/DTG/TPD, adsorção gasosa de piridina e titulação calorimétrica. O conjunto de resultados indicaram que a metodologia de inserção dos HPA e o estado da estrutura zeolítica e do ânion de Keggin após o processo podem interferir profundamente nas propriedades dos materiais finais. Foi constatada a formação de sólidos ácidos promissores contendo vantagens de ambos os precursores, com adequada natureza, dispersão, estabilidade, disponibilidade e força de sítios ativos, que foram capazes de atuar de maneira mais efetiva nas reações de esterificação. Conversões superiores a 70% e seletividade de 100% para oleato de butila foram obtidas, quando utilizada as condições de reação: razão ácido:álcool 1:2; 1 h; 100 °C; 0,2 g dos catalisadores contendo 12% m/m de heteropoliácido na zeólita. Não foi detectada lixiviação das fases ativas e foi possível a reutilização dos materiais em novos ciclos reacionais.