Modificação de zeólitas para uso em catálise

Abstract

Recebido em 27/10/00; aceito em 7/3/01 MODIFYING ZEOLITES FOR USE IN CATALYSIS: The use of zeolites and other molecular sieves as catalysts is discussed at an introductory level. The text includes a brief historic background on the use of zeolites in catalysis, and a discussion of some chemical and physical properties of silicalite, aluminosilicate, and aluminophosphate molecular sieves. The strategies currently used to chemically modify zeolites and related materials to produce catalysts with increased activity and selectivity are discussed, including the use of redox molecular sieves for hydrocarbon oxidation and the leaching of the active metals from the support.Keywords: molecular sieves; zeolites; catalysts; heterogeneous catalysis. Quim. Nova, Vol. 24, No. 6, 885-892, 2001. 3 . O termo se aplica a sólidos porosos capazes de adsorver seletivamente moléculas cujo tamanho permite sua entrada dentro dos canais, como ilustrado na Figura 1. Divulgação INTRODUÇÃOAs zeólitas são consideradas os materiais mais promissores na busca da pedra filosofal do químico contemporâneo: o catalisador ideal. O mecanismo desse catalisador onírico funcionaria como uma pinça molecular, imobilizando cada molécu-la de substrato na posição apropriada para romper somente a ligação química necessária a fim de formar o produto esperado com altíssima atividade e seletividade absoluta 7 . ZEÓLITAS E MATERIAIS ANÁLOGOSSegundo a definição clássica, o termo zeólitas abrange somente aluminossilicatos cristalinos hidratados de estrutura aberta, constituída por tetraedros de SiO 4 e AlO 4 ligados entre si pelos áto-mos de oxigênio 5 . A rigor, somente esses materiais podem ser chamados de zeólitas; no entanto, é razoável advogar que o uso desse termo seja estendido para designar estruturas análogas contendo também tetraedros de outros elementos (PO 4 , GaO 4 , etc.). Zeólitas têm sido utilizadas principalmente como adsorventes para purificação de gases e como trocadores iônicos em detergentes, mas se mostram extremamente úteis como catalisadores no refino de petróleo 9 , na petroquímica 6 , e na síntese de produtos orgânicos cujas moléculas possuem diâmetro cinético inferior a 10 Å 10,11 . A síntese de zeólitas com poros de diâmetros maiores para utilização no processamento de moléculas mais volumosas, tí-picas de produtos farmacêuticos e na química fina, tem sido um dos principais desafios enfrentados por pesquisadores na última década 12 . A criação dos aluminofosfatos, uma nova classe de zeólitas, em 1982, abriu caminho para a síntese de estruturas de poros maiores do que até então conhecidas 13 No entanto, somente há três décadas zeólitas, como a estilbita de Cronstedt, começaram a ser empregadas como catalisadores para as mais variadas reações químicas 5 . Um breve histórico dos principais desenvolvimentos da Ciência relacionados à catálise com peneiras moleculares é mostrado na Tabela 1.A partir da aplicação pioneira em 1962 em processos de craqueamento de petróleo, as zeólitas assumiram hoje a posição de catalisadores mais importantes n...

Carbocations on zeolites: quo vadis?

“…For instance, zeolite Y or Faujasite (Figure 1), with pore diameter of 7.4 Å, permits the entrance of molecules with sizes similar to neopentane, whereas ZSM-5 ( Figure 1), with channels in the range of 5.3 to 5.6 Å, is able to adsorb molecules up to the size of cyclohexane. 1 The AlO 4 -units in the zeolite framework must be compensated by cations to keep the electronic neutrality of the material, but these cations are not part of the framework and can be easily exchanged. For instance, zeolite Y is usually synthesized in the sodium form (NaY); meaning that each framework aluminum atom is compensated by a sodium cation.…”

Influência da temperatura e da natureza do catalisador na polimerização do glicerol

“…Uma alternativa de transformação química, entre diversas descritas na literatura [15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25] , para consumir parte desse glicerol derivado do biodiesel é a reação de polimerização (Figura 2), pois os polímeros produzidos podem ter diferentes aplicações, tais como substitutos de polióis, e.g. álcool polivinílico [26] , aditivos para tintas [10] , lubrificantes [27] , aditivos para cimentos [4,28] e matéria-prima para produção de poliuretanas e resinas [12] de aplicações pouco nobres.…”

“…E nas regiões próximas às usinas de biodiesel, em 2009, o preço não ultrapassou R$ 700 t -1 [8] . Diante dessa situação, torna-se estratégico o desenvolvimento de novos processos para a conversão de glicerol em produtos de maior valor agregado [9] , pois a produção e mercado de glicerol, derivado da indústria petroquímica, já são estáveis.Atualmente, o glicerol derivado da indústria petroquímica (que apresenta alta pureza) é empregado na produção de cosméticos [10,11] , fármacos [12] , bronzeadores [13] , aditivos alimentares [10,11] e estabilizante para PVC [14] , aplicações que não são facilmente acessíveis para o glicerol derivado do biodiesel (que apresenta grau de pureza variável) [15] .Uma alternativa de transformação química, entre diversas descritas na literatura [15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25] , para consumir parte desse glicerol derivado do biodiesel é a reação de polimerização (Figura 2), pois os polímeros produzidos podem ter diferentes aplicações, tais como substitutos de polióis, e.g. álcool polivinílico [26] , aditivos para tintas [10] , lubrificantes [27] , aditivos para cimentos [4,28] e matéria-prima para produção de poliuretanas e resinas [12] de aplicações pouco nobres.…”

Adsorption of ions onto treated natural zeolite

“…Zeolites have in its internal structure channels and cavities interconnected of molecular dimensions where compensation cations allowing the ion exchange 15,16 exist.…”