Base Catalysis Using Mesoporous Silica Stabilized by Encapsulated Acrylates

Abstract

BASE CATALYSIS USING MESOPOROUS SILICA STABILIZED BY ENCAPSULATED ACRYLATES. The synthesis of new type of silicas, with structures akin to that of MCM-41, containing polyacrylate-encapsulated micelles in their mesopores is reported. Initially, the monomers were inserted in the aqueous micelles of cetyltrimethylammonium cations. MCM-41 was then prepared in this microemulsion. Finally, the polymerization of the acrylates was initiated by UVC radiation. The presence of monomers and polymers in the interior of micelles in aqueous media were characterized by IR spectroscopy and small-angle Xray scattering. The presence of this polymer increased the stability of these new materials in catalytic transesterification.Keywords: mesoporous silicas; encapsulation of polymers; base catalysis. INTRODUÇÃOAs zeólitas são materiais microporosos largamente utilizadas como catalisadores na indústria do petróleo. No entanto, devido à extração de petróleo em profundidades cada vez maiores, a massa molecular média dessa matéria prima é crescente. Isso significa que, para processar essas moléculas maiores, futuramente serão necessários catalisadores com diâmetro de poros na faixa de mesoporos. Foi nesse sentido que pesquisadores da Mobil anunciaram a descoberta das sílicas mesoporosas do tipo MCM-41.1 Desde então, vários pesquisadores têm se dedicado na modificação da estrutura dos canais dessas sílicas, como por exemplo, provocando expansão 2 ou produzindo compósitos híbridos.3 A síntese de materiais com composição híbrida orgânica e inorgânica tem sido frequentemente reportada pela literatura, abrindo um campo de pesquisa bastante amplo, 4,5 com destaque para a inserção de monômeros nos canais da matriz inorgânica calcinada e posterior polimerização.6 Essas pesquisas têm por objetivo fazer com que a presença da fase polimérica inserida melhore a estabilidade mecânica e térmica do material final ou mesmo a preparação de fibras de polímeros moldados na forma da estrutura porosa do sólido hospedeiro. 7A sílica MCM-41 obtida logo após a síntese apresenta o surfactante cetiltrimetilamônio no interior dos canais e é designada neste trabalho como CTA-MCM-41(Figura 1S, material suplementar -on line). Devido à presença de ânions silóxi (≡SiO -) associados aos cátions CTA, este material exibe propriedades catalíticas básicas muito pronunciadas. 8,9 O estudo e aplicação dessa sílica era um campo totalmente inexplorado, o primeiro a averiguar essa basicidade foi o Kubota et al.,8 mas sem muita profundidade em sua publicação. Em seguida, pesquisas 9-13 foram realizadas em que se obteve um estudo mais detalhado e sistemático nas reações que necessitam de sítios básicos para ocorrerem. Estas pesquisas abrem novas perspectivas de aplicação dessas sílicas, altamente básicas e de baixo custo.As reações de interesse industrial nas quais esses sólidos podem ser utilizados são a condensação de Knoevenagel 9-11 e a transesterificação de óleos vegetais visando a produção de biodiesel usando catalisadores heterogêneos.12 Neste último caso, os autores avali...