A Catalizadores Alumina

Alumina -Óxido de Alumínio =  Al2O3

-é usado principalmente como suporte para catalisadores contendo metais (e.g., Pt, Pd) e óxidos metálicos

-pares de octaedros compartilhados pela face, e além disso, cada octaedro compartilha três arestas dentro de uma camada e três vértices

Preparo e Síntese;

- α-alumina é preparada por aquecimento térmico acima de 1470 K (1197 ºC) do hidróxido de alumínio, oxo-hidróxidos ou hidratos de alumina, os quais são obtidos por neutralização de soluções de sais de alumínio ou hidrólise de alcóxidos de alumínio.

(em baixas temperaturas forma outras aluminas(y,n,x,o,k) -γ e η-alumina são as mais importantes como catalisadores

- maioria contém água, prótons e metais alcalinos

Propriedades de Superfície;

• Calcinação de hidratos de alumina entre 270-827 °C produzem aluminas com áreas específicas de 100-300 m²/g;

Adsorção;

H2O -> adsorve fisicamente

NH3 -> adsorve forte e extensivamente, comparável com a sílica-alumina, por coordenação com o ion Al3+ na superfície (sítios de Lewis).

• Superfície de aluminas ativadas por tratamento térmico acima de 397 ºC, usualmente γ e η-alumina, possuem sítios ácidos e básicos. Isto tem sido demonstrado por forte adsorção de moléculas ácidas e básicas. 

Um dos principais precursores utilizados é o hidróxido de alumínio (também conhecido como hidrato de alumina ou alumina hidratada), que possui a fórmula química Al(OH)₃ -> por meio de processos como calcinação e desidratação térmica.

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

Os alcóxidos de alumínio, como o alcóxido de alumínio trietilato (Al(OC₂H₅)₃), também são precursores comuns na síntese da alumina. -> podem ser usados em métodos como a síntese sol-gel

Alguns sais de alumínio, como o nitrato de alumínio (Al(NO₃)₃) ou o acetato de alumínio (Al(CH₃COO)₃), podem ser utilizados como precursores para a obtenção de alumina.

-A estrutura da α-Al3O2 é o resultado da ligação entre camadas do tipo (BiI3 ) em cima umas das outras. As camadas estão mutuamente deslocadas

Pra quê serve?

1. Refino de petróleo: usada como catalisador em processos de refino de petróleo, como a craqueamento catalítico, onde ajuda a quebrar as moléculas complexas de hidrocarbonetos em produtos mais leves, como gasolina e diesel.
2. Produção de produtos químicos: empregada como catalisador reações de hidrogenação, oxidação e desidratação de compostos orgânicos.
3. Purificação de gases: utilizada em catalisadores automotivos de três vias (TWC) para converter gases tóxicos provenientes do escapamento dos veículos em gases menos prejudiciais, como a conversão de óxidos de nitrogênio (NOx) em nitrogênio (N₂).
4. Produção de fertilizantes: catalisador em processos de produção de fertilizantes, como a fabricação de amônia por meio do processo de Haber-Bosch.

Zeolita

Zeólitas possuem a habilidade de absorver líquidos e gases tais como petróleo ou H2 (permanecendo duras como rochas)

Aluminosilicatos zeolíticos possuem a seguinte definição: “Sólidos cristalinos caracterizados por uma estrutura que compreende uma rede tridimensional regular formada por tetraedros T04

- Zeólitas são preparadas através da síntese hidrotérmica. Os reagentes básicos são uma fonte de Si (SiO2 , Na2SiO3 or Si(OR)4 ), uma fonte de Al (Al2O3 , NaAlO2 or Al(OR)3 ) e um agente direcionador de estrutura (template), usualmente uma amina ou um sal de tetraalquilamônio, todos adicionados a uma solução alcalina (pH 8–12). Isto resulta na formação de um sol-gel de espécies de silicatos monoméricas e oligoméricas. O gradual aquecimento da mistura à cerca de 200°C resulta na dissolução do gel para formar clusters de SiO4/AlO4 – unidades as quais constituem os blocos de construção para a estrutura da zeólita. O template orgânico da zeolita é removido por calcinação.

Nucleação: série de processos atômicos ou moleculares no qual os átomos ou moléculas de uma fase de reagentes se rearranja na fase de produto em um cluster grande o suficiente para ter a habilidade para crescer irreversivelmente em um tamanho macroscopicamente maior.

- Homogênea (ausência de partículas estranhas) ou heterogênea;

- Primária ou secundária (presença de cristais da mesma substância).

SUPERSATURAÇÃO Força motriz necessária para a nucleação e crescimento.

Precursores na preparação;

-Sílica (SiO2):pode ser fornecida na forma de sílica coloidal, gel de sílica, sílica precipitada

-Alumina (Al2O3): Ela pode ser introduzida por meio de precursores como hidróxido de alumínio, alumina gel ou sais de alumínio.

Estrutura;[pic 1]

- Presença de sítios ácidos de Brønsted e/ou Lewis;

Pra quê serve? Aplicação

1. Adsorção de gases e adsorção de compostos em solução: secagem de ar, hidrogênio, gás natural e gás de petróleo liquefeito (zeólitas X). Secagem de etileno e propileno (polimerização)→ zeólitas A. Outras aplicações: descarbonatação do ar, purificação de gases industriais contendo vapores sulfurosos e nitrosos e vapor de mercúrio, dessulfuração do hidrogênio e G.L.P
2. Troca iônica em detergentes (substituindo o uso de polifosfatos causadores da eutrofização): zeólitas A e X para diminuir a “dureza” de águas domésticas (remoção de Ca2+ e Mg2+) e industriais.
3. Separação de Hidrocarbonetos: separação de parafinas lineares das isoparafinas com zeólitas 5ª
4. Conversão de metanol em gasolina

POLIOXOMETALATOS

Definição: Óxidos mistos, cristais iônicos no estado sólido. Oxoânions poliméricos formados pela condensação de dois ou mais oxoânions diferentes de formula geral [XxMmOy]q-.

As metodologias adequadas para a síntese desses polioxometalatos foram desenvolvidas para a preparação em meio aquoso e os polioxometalatos preparados foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X, DTA e TG, ressonancia magnética nuclear do 31P, espectroscopia vibracional e espalhamento Raman. Uma nova frente de pesquisa tem sido apresentada através da precipitação do cristal na matriz polimérica transparente de polietileno glicol (PEG 600). A partir do tratamento térmico a T~70oC ocorre a precipitação dos cristais e os mesmos são re-dissolvidos a temperatura ambiente. Numa primeira hipótese pode-se supor a formação de um cristal líquido, mas há a necessidade de um estudo mais detalhado, a fim de confirmar nossa hipótese. A matriz polimérica transparente tem sido escolhida como hospedeiro para os componentes heteropolianiônicos e as propriedades físicas e estruturais desses novos materiais compósitos foram estudadas utilizando as técnicas de ressonancia magnética nuclear do 31P e espectroscopia de espalhamento Raman