Óxidos defeituosos baseados em β-fosfato de tri-cálcio (β-TCP) e alumina nanoestruturadas: propriedades catalíticas em reações de conversão de glicerol e metano

• Autores: Gabriela Mota Bertoldo
• Directores de la Tesis: E. Rodríguez Castellón (dir. tes.), Alcineia Conceiçao Oliveira (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2025
• Idioma: portugués
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química y Tecnologías Químicas. Materiales y Nanotecnología por la Universidad de Málaga
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RIUMA
• Resumen

  • Os defeitos em materiais cristalinos conferem propriedades físico-químicas únicas para que possam ser aplicados em catálise heterogênea. Nesse sentido, a inserção de um heteroátomo de raio iônico e/ou valência distintos daquele do átomo intrínseco favorece efeitos sinérgicos, resultando na formação de sítios catalíticos ativos, tais como sítios de Lewis ou redox. O presente trabalho visa sintetizar óxidos defeituosos baseados em β-Ca3(PO4)2 contendo Co, Cu e Ni e γ-Al2O3 dopada com Mg, Zn e La. As propriedades estruturais, superficiais, ácido-base e texturais dos sólidos sintetizados serão empregadas na transformação de moléculas orgânicas. A inserção de metais de transição (Cu e Co) na estrutura do β-Ca3(PO4)2 promoveu uma diminuição dos parâmetros de rede, resultando em uma estrutura compacta com defeitos estruturais. O aumento do teor desses metais levou à formação de fases extra-rede, tais como CuO e Co3O4, enquanto baixas concentrações conduziram à formação de soluções sólidas. Essas modificações influenciaram diretamente as propriedades superficiais, ácido-base e texturais dos sólidos. Na acetilação do glicerol, o desempenho superior dos catalisadores dopados com Cu foi atribuído à contribuição dos sítios ácidos de Lewis relativos às fases extra-rede CuO e Cu2O, destacando a importância da natureza das espécies expostas na superfície dos materiais. Ademais, os defeitos atuam sinergicamente com as espécies de Cu, aumentando a atividade catalítica dos sólidos baseados em β-TCP. As características de sistemas binários contendo γ-Al2O3 modificada revelaram que os sítios de Mg foram inseridos na estrutura, formando uma solução sólida; em contrapartida, a inserção de La e Zn geraram fases extra-rede, com parte dos sítios não substituídos disponíveis na superfície da alumina mesoporosa. Os defeitos extrínsecos foram, portanto, formados a partir da inclusão de Mg na estrutura da γ-Al2O3. As características dos sólidos Ni-Pt/γ-Al2-xMexO2-δ (Me = La, Mg ou Zn) foram determinantes para a atividade destes materiais na tri-reforma do metano (TRM). Os defeitos gerados pela modificação da alumina, especialmente na amostra Ni-Pt/AlMg, aumentaram a conversão de CO2 e CH4. Em geral, a inserção de Mg, La ou Zn na estrutura da γ-Al2O3 melhorou as propriedades catalíticas dos materiais.