Zeólitas hierarquicamente estruturadas

Abstract

Recebido em 5/3/12; aceito em 3/7/12; publicado na web em 26/11/12 HIERARCHICALLY STRUCTURED ZEOLITES. This review presents the main characteristics and properties of microporous (zeolites) and ordered mesoporous materials, focusing on structural aspects and preparation. In addition, their use as heterogeneous catalysts are also discussed, with emphasis on their advantages and disadvantages. Due to difficulty in application of zeolites in the conversion of bulky molecules, the most relevant strategies of synthesis for the preparation of zeolitic materials with hierarchical pore structure was also analyzed, which allow this limitation to be overcome.Keywords: synthesis of zeolites; mesoporous materials; hierarchical porous structure. INTRODUÇÃOAs zeólitas, materiais cristalinos microporosos, têm se consolidado ao longo da segunda metade do século XX e nesta primeira década do século XXI como importantes catalisadores em processos das indústrias de refino de petróleo, química e petroquímica, assim como no controle ambiental.1 Esse amplo espectro de aplicações está relacionado às propriedades físicas e químicas desses materiais, que podem ser controladas durante a sua preparação, visando uma aplicação específica. Além de seu particular sistema de microporos, as zeólitas apresentam propriedades específicas, que as diferenciam de outros materiais, tais como acidez ou basicidade superficial e capacidade de troca iônica.2 Entretanto, apesar dessas propriedades desejáveis, a presença apenas de microporos nas zeólitas impõe limitações à difusão de reagentes ou produtos volumosos. Embora a limitação difusional seja usada, em alguns casos, para controlar beneficamente a seletividade a um determinado produto da reação catalítica, a difusividade relativamente baixa de moléculas volumosas, nos microporos da zeólita, limita a taxa de reação, devido ao transporte mais lento dos reagentes e produtos, ocasionando um maior tempo de residência e, como consequência, favorecendo a ocorrência de reações indesejáveis.3 Em processos envolvendo hidrocarbonetos, a limitação difusional contribui para a formação do coque, que provoca a desativação da zeólita por obstrução dos canais ou envenenamentos dos sítios ativos. 4 Com a expectativa de superar as limitações difusionais, no fim da década de 80 se deu início à busca por materiais contendo mesoporos, que resultou na síntese de materiais mesoporosos ordenados no início dos anos 90.5-8 Diversas peneiras moleculares mesoporosas com tamanho de poros ajustável têm sido desenvolvidas, apresentando emprego potencial em reações catalíticas. Entretanto, comparado às zeólitas, esses materiais mesoporosos possuem acidez e estabilidade hidrotérmica mais baixas, o que limita as suas aplicações catalíticas. Assim, esforços consideráveis têm sido dedicados ao desenvolvimento de materiais zeolíticos com estrutura hierárquica de poros, que combinam as propriedades intrínsecas das zeólitas com a facilidade de difusão resultante da geração de mesoporosidade.Um número significativo de procedimentos experime...

Synthesis of Zeolite 4a for Obtaining Zeolite 5a by Ionic Exchange for Full Utilization of Waste From Paper Industry

“…Synthetic zeolites are formed at a temperature ranging from 80 ºC to 200 ºC (Cundy and Cox 2003;Viera et al, 2014). Due to their structural characteristics, zeolites have some unique properties that make them useful in many industrial applications, such as high specific surface area; pores, channels and cavities of molecular dimensions that impart different types of selectivity; high adsorption capacity, ease of separation of reactants and products; high thermal stability associated with higher Si/Al ratio and internal acidity, responsible for zeolite action as catalysts (Corma, 2003;Grecco and Rangel, 2013). A wide variety of applications for zeolites includes: agriculture, processing of radioactive materials and contaminated soils, removal of toxic metals, softener of industrial and domestic water, purification and separation of industrial gases, animal nutrition, catalysis and oil refining, as well as other applications (Luna and Schuchardt, 2001;Silaghi et al, 2014;Jamieson et al, 2015).…”

Synthesis, Optimization and Characterization of Zeolite Beta (BEA): Production of ZSM-5 and NaAlSiO4 as Secondary Phases

“…The size and shape of porous channels provide selectivity to zeolites, enabling changes in morphology, composition and porosity, as well the combination of active species with material structure. [1][2][3] In addition to their properties as molecular sieves, zeolites also chemically interact with some molecules due to their surface acidity provided by structural aluminum atoms or by charge imbalance from broken bonds at the structural extremities. [4][5][6] Zeolites are generally synthesized under hydrothermal conditions using hydrogels prepared from aluminate, silicate and hydroxide solution.…”

Fe2O3/MCM‐41 as catalysts for methyl orange degradation by Fenton‐like reactions

“…At low angles (Figure 1), the XRD pattern of pure MCM‐41 (SiO 2 /Fe 2 O 3 = ∞) exposes a typical mesoporous structure whose peak is 2 θ = 2.8°, which indicates that it is a highly ordered hexagonal structure 29,36,37 . Diffraction peaks in the region of low angles originated from the mesopore results in a long‐range organization of amorphous materials 25,34,45 . It should be emphasized that peak intensities of modified samples gradually decreased with metal incorporation, which indicates the formation of a less ordered structure 28,29,34,42 .…”