Banca de DEFESA: JILDIMARA DE JESUS SANTANA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: JILDIMARA DE JESUS SANTANA
DATA : 12/07/2024
HORA: 09:00
LOCAL: Google Meet
TÍTULO:

Nanocatalisadores hierárquicos bimetálicos (Fe/Co) para as reações de hidrogenação de CO e CO2.

PALAVRAS-CHAVES:

MOFs; catálise; produção de hidrogênio; hidrogenação de CO; Fischer-Tropsch.

PÁGINAS: 179
RESUMO:

As Redes Metalorgânicas, do inglês Metal-Organic Frameworks ou simplesmente MOFs, formam uma
classe de materiais constituídos por metais ou clusters metálicos coordenados por ligantes orgânicos
polifuncionais. Estes materiais apresentam estruturas cristalinas com poros ou canais que lhes conferem
alta área de superfície específica, tornando-os de grande interesse para aplicações em catálise, adsorção,
separação e armazenamento de gases etc. MOFs, M-BTC (M = Fe, Co) foram sintetizadas via método
solvotérmico usando o ácido trimésico (H3BTC) como precursor do ligante orgânico e posteriormente
usadas como precursores para a obtenção de nanocatalisadores metálicos dispersos em um suporte
carbonáceo obtido via pirólise. Estes catalisadores foram avaliados na hidrogenação de CO por síntese de
Fischer-Tropsch (SFT). Além disso, as MOFs e os produtos de pirólise foram testados em uma reação
modelo: a produção de hidrogênio por desidrogenação do borohidreto de sódio. As análises dos dados de
difração de raios-X confirmaram a cristalização de estruturas metalorgânicas para todas as composições
produzidas. Os difratogramas experimentais mostraram um único conjunto de picos que estão em boa
concordância com os do padrão simulado da MOF MIL-100(Fe). Os materiais pirolisados também foram
caracterizados por difração de raios-X, confirmando-se a formação dos respectivos óxidos metálicos,
além da provável presença de matéria carbonácea amorfa. As imagens obtidas por microscopia eletrônica
de varredura (MEV) revelaram a formação de aglomerados moles compostos por partículas de tamanho
submicrométrico ou manométrico nas MOFs contendo cobalto e aglomerados duros de tamanho
micrométrico na amostra contendo apenas ferro. As amostras pirolisadas por sua vez apresentaram
características morfológicas muito similares, sem evidência clara de influência da composição. Análises
texturais realizadas por fisissorção de N2 confirmaram uma baixa área de superfície para as amostras
monometálicas, aproximadamente 5 m2

/g. Por outro lado, as amostras bimetálicas F4C6B e F6C4B

apresentaram valores de área de superfície de 323 e 570 m2

/g, respectivamente. Surpreendentemente, este
comportamento não foi observado nos produtos de pirólise, onde houve um aumento significativo da área
de superfície seguindo o aumento do teor de ferro, atingindo aproximadamente 120 m2

/g para a amostra
P-FB. Adicionalmente, os materiais produzidos foram caracterizados por Espectroscopias no
Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (ATG), Análise
Química por Espectroscopia de Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (FRX-ED) e
Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). As amostras obtidas
foram testadas como catalisadores heterogêneos para a reação de desidrogenação do NaBH4, tendo
apresentado alta atividade, com rendimentos em hidrogênio superiores a 90 % para temperaturas
inferiores a 50 °C. Estes resultados sugerem a viabilidade do uso de ambos, MOFs e produtos de pirólise,
em sistemas de recuperação de hidrogênio armazenado quimicamente em borohidretos. Além disso, as
amostras testadas nesta reação passaram a apresentar comportamento magnético, o que sugere a redução
das espécies catiônicas a espécies metálicas. Sendo assim, os resultados dos testes de desidrogenação do
NaBH4 também podem ser aproveitados no desenvolvimento de um estudo sobre a redutibilidade das
amostras testadas. Desta forma, percebe-se que os materiais desenvolvidos neste trabalho apresentam
características e propriedades desejadas para os catalisadores heterogêneos, podendo ser usados na
produção de hidrogênio via reações de desidrogenação. Para síntese de Fischer-Tropsch (FTS) temos a
hidrogenação de CO para hidrocarbonetos e CO como um caminho para converter CO2 antropogênico
combinado com a reação de deslocamento de água-gás reformada (CO2 + H2 ⇌ CO + H2O) para atender
objetivos econômicos e de desempenho - alta seletividade para C5+ e alta conversão de CO - requer
catalisadores metálicos baratos que sejam estáveis ao longo do tempo, altamente ativos e dispersos. Aqui,
usamos as MOFs monometálica e bimetálica MIL-100 para criar um catalisador estável, o catalisador
bimetálico Fe-Co converteu 67% do CO com 30% de seletividade para C5+ e 18% de seletividade para
C2-C5 a 300 °C. O catalisador monometálico converteu mais CO à mesma temperatura (87%), mas a
seletividade para C5+ foi inferior a 10%. A área de superfície do catalisador bimetálico foi superior a 650
m2
/g, enquanto foi apenas 20 m2

/g para o catalisador monometálico. A enorme diferença na área de

superfície é parcialmente explicada pelo volume de poros, que foi de 62 mL g

-1 para o bimetálico versus
11 mL g-1 para o monometálico, como confirmado pelos testes realizados, as MOFs se apresentam como
possíveis alternativas de catalisadores para as reações de hidrogenação de CO.

 

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 1754300 - BRAULIO SILVA BARROS
Externo ao Programa - 1810494 - KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES - nullExterno à Instituição - LEONIS LOURENÇO DA LUZ
Externa ao Programa - 1283408 - MARIANA PAOLA CABRERA - nullInterno - 1354207 - SEVERINO ALVES JUNIOR