Nanopartículas de paládio suportadas em sílico: síntese, caracterização e aplicação em reações de hidrogenação.
Autor: Caroline Pires Ruas (Currículo Lattes)
Resumo
Neste trabalho, nanopartículas de paládio (NPs de Pd(0)) foram suportadas em sílica, sendo estudadas cataliticamente e avaliadas como catalisadores em reações de hidrogenação. As NPs de Pd(0) são estáveis apenas cineticamente e tendem a aglomerar e consequentemente, a perder atividade catalítica. Sendo assim, esse problema é contornado através da incorporação em matrizes inorgânicas ou orgânicas. A solução coloidal de NPs de Pd(0) pode ser preparada utilizando polivinilpirrolidona (PVP), como agente estabilizante, em meio alcoólico obtendo partículas com diâmetro de 3 - 5 nm. Para este trabalho, procurou-se estudar a potencialidade de heterogeneização de uma solução coloidal de NPs de Pd(0) em sílica (SiO2) e a aplicação como catalisadores heterogêneos em reações de hidrogenação de compostos insaturados. A solução coloidal de NPs de Pd(0) foi preparada pela redução do acetilacetonato de paládio II (Pd(acac)2) em metanol utilizando PVP (MW = 55.000 da) como estabilizante e borohidreto de sódio (NaBH4), como agente redutor. A essa solução foi adicionado tetraetilortosilicato (TEOS) e pela hidrólise e condensação ácida do precursor inorgânico, obteve-se como produto, Pd(0)/SiO2. Esse material apresentou atividade catalítica em reações de hidrogenação de compostos insaturados (1-hexeno, 1- deceno e cicloexeno) a 75 ºC e 4 atm de hidrogênio molecular constante (H2). O catalisador Pd(0)/SiO2 foi caracterizado por espectroscopia no infravermelho (IV), para verificar a formação da SiO2 e a eficiência da remoção do PVP, por espectroscopia no ultravioleta visível (UV-vis) afim de confirmar a redução do complexo metálico com diferentes agentes redutores. As análises morfológicas (Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia eletrônica de transmissão (MET)) forneceram a morfologia e a composição dos catalisadores, bem como, através do MET, pode-se determinar a forma, o tamanho e a distribuição das NPs na sílica. O diâmetro das NPs na solução coloidal foi de 4,4 nm (± 1,5), e ao serem suportadas em sílica apresentaram um diâmetro médio de 5,9 nm (± 1,0). As isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio (tipo BET) forneceram informações acerca da área superficial, volume e distribuição dos poros dos sólidos. Através da espectroscopia de energia dispersiva (EDS) identificou-se e localizou-se elementos presentes nas amostras e por espectroscopia de absorção atômica (AAS) pode-se determinar a quantidade de Pd(0) em SiO2 nos catalisadores. Com isso, buscou-se desenvolver conceitos de síntese de NPs e imobilização em sílica como catalisadores heterogêneos ativos em reações de hidrogenação de compostos insaturados.