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Tipo: Trabalho de conclusão de graduação
Título: Estudos mecanísticos através de reações de troca isotópica H/D: ativação do propano sobre catalisadores de Gálio suportados em Zeólitas HZSM5
Autor(es)/Inventor(es): Vasconcellos Júnior, Fábio Jorge de
Orientador: Faro Junior , Arnaldo da Costa
Coorientador: Rodrigues, Victor de Oliveira
Resumo: Neste trabalho, buscou-se investigar os mecanismos de reação envolvidos na ativação do propano sobre catalisadores HZSM5 e Ga/HZSM5. Para isto, estes catalisadores foram preparados a partir de zeólitas de SAR 24 e 35 por troca-iônica, calcinação e impregnação com Ga(NO3)3 a fim de se obter teores de Ga de 0, 2 e 3%, além de etapas posteriores de ativação dos catalisadores. Os materiais preparados foram caracterizados por diferentes técnicas analíticas: análise textural por fisissorção de nitrogênio, análise estrutural por difração de RaiosX (DRX) e por Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os catalisadores HZSM5 e Ga/HZSM5 com diferentes valores de SAR e teores de Ga foram estudados em reações de troca isotópica H/D do propano a diferentes temperaturas e pressões parciais de D2 na fase gasosa. Foram obtidas informações sobre os mecanismos de ativação do propano e do D2 sobre os diferentes catalisadores. Sobre HZSM5, foram observados 3 processos: troca H/D passo-a-passo do propano, onde o produto primário é o C3H7D; extensiva troca múltipla do propano, formando os produtos primários C3HD7 e C3D8; e a desidrogenação do propano com formação de propeno com alto teor de D (C3HD5 e C3D6). As contribuições dos processos sobre HZSM5 foram obtidas diretamente pela distribuições experimentais, pois, neste caso, os diferentes processos produzem diferentes produtos iniciais. Todavia, são formados como produtos iniciais propano com 1 a 4 D por molécula, e também C3HD7 e C3D8 nas reações sobre os catalisadores Ga/HZSM5. Neste caso, já que a complexidade das distribuições experimentais não permitiam uma análise direta da quantidade e da contribuição dos processos responsáveis pelos produtos observados, foram usadas simulações do tipo Monte Carlo da distribuição inicial de produtos de troca H/D para racionalizar os dados experimentais em termos mecanísticos. Como resultado da comparação entre as distribuições simuladas e experimentais, inferiu-se a existência de 3 processos paralelos sobre Ga/HZSM5. O processo mais rápido era de troca múltipla moderada: ele produzia uma parte do propano monodeuterado observado experimentalmente e era responsável pelos produtos primários com 2, 3 ou 4 átomos de deutério por molécula de propano. Dentre os processos restantes, um era de troca H/D simples e o outro era de troca múltipla extensiva, assim como observado nas reações sobre zeólita pura. Apesar disso, mostrou-se que todos os processos sobre Ga/HZSM5 são distintos daqueles observados em reações sobre HZSM5 pura, já que cada um deles possui ao menos uma característica cinética diferente da sua contraparte como ordem de reação em relação ao gás D2, energia de ativação ou TOF. Por fim, foram propostos mecanismos de reação que contemplam todos os resultados experimentais obtidos e que estão de acordo com o que é aceito atualmente na literatura especializada.
Palavras-chave: Isotropia
Propano
Gálio
Zeólita
Assunto CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Departamento: Instituto de Química
Editor: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: 2016
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: por
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/11422/5611
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