Avaliação de processos de desaluminização em estado sólido com (NH4)2SiF6 no catalisador zeólita *BEA seguido de impregnação de nióbio

Abstract

Zeólitas possuem papel de destaque na indústria de refino, petroquímica e química ambiental. A necessidade de se realizar reações catalíticas com substratos volumosos demanda o desenvolvimento de catalisadores zeolíticos com áreas superficiais mais acessíveis e maiores volumes de poros. Dentre as modificações possíveis, a desaluminização em estado sólido usando (NH4)2SiF6 tem se mostrado promissora, pois não afeta significativamente a estrutura porosa da zeólita e a acidez pode ser modulada. O objetivo do presente trabalho residiu na modificação da zeólita *BEA através da desaluminização com diferentes teores de (NH4)2SiF6 (remoção de 70 e 100 mol% de Al) e em processos repetidos (duas vezes remoção de 70 mol%). O catalisador que sofreu processo repetido de desaluminização foi impregnado com pentóxido de nióbio (20 m/m%). Todos os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX) de pó e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), além de terem suas propriedades texturais e de acidez determinadas por técnicas de adsorção/dessorção de nitrogênio gasoso em baixa temperatura e adsorção de piridina, respectivamente. Os resultados de DRX indicaram que não houve alterações significativas quanto à estrutura do material e foi possível observar os picos característicos do polimorfo A da zeólita *BEA, além de uma boa dispersão do nióbio na superfície da zeólita. Dependendo do grau de remoção do Al, observou-se um aumento na porcentagem de cristalinidade em relação a zeólita HBEA, indicando uma possível remoção de impurezas e de espécies de Al extra-rede. No entanto, uma porcentagem maior de remoção (100 mol%) ou em duas etapas (2x_70 mol%) podem ter causado a remoção de Al da rede, criando defeitos na estrutura ou a deposição de espécies extrarede amorfas. A deposição de Nb2O5 amorfo na superfície também contribuiu para a redução da cristalinidade. Resultados de FT-IR indicaram a presença de uma banda em 3693 cm-1 devido a grupos silanóis isolados e uma banda em 3631 cm-1 que pode ser endereçada a grupos de OH terminais que experimentam ligações de hidrogênio através dos átomos de oxigênio ou também a grupos OH em espécies de Al fora da rede zeolítica. Outras bandas características da estrutura de rede da zeólita foram também identificadas. O uso de piridina gasosa (molécula prova) seguido por análise de FT-IR indicou que o processo de desaluminização causou a redução na intensidade das bandas referentes aos sítios de Brønsted e Lewis, e que a impregnação de nióbio na zeólita desaluminizada resultou no aumento das intensidades das duas bandas (Brønsted e Lewis) devido aos sítios ácidos gerados pelo nióbio. Por fim, observou-se um aumento da área e do diâmetro de mesoporos da zeólita *BEA com os procedimentos de desaluminização.