Desenvolvimento de Novos Nanocatalisadores Bimetálicos Suportados em Peneira Mesoporosa Bianca Faceto¹*, Érico Teixeira Neto²**, Ângela A. Teixeira Neto³* *Centro de Ciências Naturais e Humanas, Universidade Federal do ABC; Rua Santa Adélia, 166, Bairro Bangu, Santo André-SP, Brasil ** Departamento de Química Fundamental, Instituto de Química - USP Av. Prof. Lineu Prestes, 748, Bl. 03 sup. Sl. 0357, Butantã, São Paulo, SP, Brasil {¹
[email protected], ²
[email protected] , ³
[email protected]}
Palavras-chave. Catálise, nanocatalisares bimetálicos, ouro (Au), paládio (Pd), peneira molecular mesoporosa SBA-15. INTRODUÇÃO TEÓRICA
METODOLOGIA •SÍNTESE DE SBA-15 (ZHAO)
A catálise tornou-se indispensável para o desenvolvimento tecnológico e sempre
H+ Ortossilicato de tetraetila (TEOS)
é citada na área da Química Verde. Com a recente descoberta da atividade catalítica do ouro (Au) em escala nanométrica [1] e já conhecendo o potencial do paládio (Pd) [2], este trabalho teve como objetivo sintetizar nanocatalisadores de Au e Pd. No
Agitação 36ºC
Solubilização P123®
entanto, nanopartículas tendem a se sinterizar e, para evitar isto, elas foram incorporadas na peneira molecular mesoporora SBA-15, um dos materiais mais
+ Hidrólise do TEOS
Pressão
Ar Atmosférico
100ºC
500ºC
Envelhecimento
Calcinação
•FUNCIONALIZAÇÃO e INCORPORAÇÃO METÁLICA(LI)
comuns de sílica, por possuir o maior tamanho de poros entre os materiais Solvente
mesoporosos, mesocanais altamente ordenados, paredes grossas, poros ajustáveis
Refluxo 80°C
de 3-30 nm e alta estabilidade térmica e hidrotérmica [3]. Parede SBA-15
HAuCl4 e/ou PdCl2
Calcinação 3
Refluxo 80°C Metal/SBA-15
3-Aminopropiletoxisilano (APTES)
DISCUSSÃO e RESUTADOS •Difração de Raios X (DRX)e Análise Elementar Nos materiais Au0,5Pd0,5
Au Au1,0Pd0,1
Liga
e Au0,3Pd0,7 há a formação
Au0,5Pd0,5 Au0,3Pd0,7
Au
Pd
Au0,3Pd0,7 apresenta um
Intensidade / u.a.
pico característico de PdO, evidenciando que o paládio
500 cps PdO
40
60
2
Figura 1. Difratogramas de raios X das amostras metálicas, com ênfase nos picos em comum.
Amostra Au0,1Pd0,9/SBA-15
Pd
Metal/Suporte
(%molar)
(%molar)
(%massa)
0,86
Au0,3Pd0,7/SBA-15
0,40
0,60
1,5
Au0,5Pd0,5/SBA-15
0,51
0,49
1,5
Au1,0Pd0,1/SBA-15
0,97
0,03
1,2
Au/SBA-15
1,00
0,00
1,2
Pd/SBA-15
0,00
1,00
1,2
Amostra
Au0,3Pd0,7/SBA-15 Au0,5Pd0,5/SBA-15
Diâmetro médio
Pico
Au0,1Pd0,9/SBA-15 PdO (101)
1,8
(em nm)
5,9
Au (111)
7,5
PdO (101)
7,9
Au (111)
5,0
PdO (101)
3,5
Au1,0Pd0,1/SBA-15 Au (111)
6,3
Au/SBA-15
Au (111)
6,2
Pd/SBA-15
PdO (101)
6,0
coloração rosa. Esta banda desaparece com a adição do
400
500
600
700
comprimento de onda / nm
Figura 3. UV-vis dos materiais, com ênfase ao pico referente às nanopartículas de ouro.
Figura 4. Fotografias dos materiais (1) Au/SBA-15, (2) Au1,0Pd0,1/SBA-15, (3) Au0,5Pd0,5/SBA-15, (4) Au0,3Pd0,7/SBA-15, (5) Au0,1Pd0,9/SBA-15 e (6) Pd/SBA-15, com ênfase na graduação de cores referentes às proporções de metais.
Esta sinergia pode ser observada na coloração das amostras bimetálicas.
•Aplicação em Catálise testados pela redução de 4nitrofenol por borohidreto de sódio. O paládio mostrou-se o metal ativo na reação, devido ao valor de sua constante de velocidade, mas a adição de pequenas quantidades de
•Miscroscopias (MET e MEV) a)
de plasma, apresentando
Os catalisadores foram
nanopartículas segundo Equação de Scherrer.
Au 0,14
remoção do APTES. Tabela 2. Diâmetro médio das
Tabela 1. Dados de Análise Elementar das amostras.
Pd
eletrônica entre os metais.
elementar verifica-se a
70
característica da ressonância
Au0,1Pd0,9
valor máximo. Pelos estimar os diâmetros
50
Au0,3Pd0,7
paládio, devido à interação
médios. Pela análise 30
apenas ouro tem uma banda
tende a formar liga até difratogramas, pode-se PdO
Au Au0,9Pd0,1
524
de liga Au-Pd. A amostra
Au0,1Pd0,9 Au
A amostra que contém
absorbância / u.a.
Liga
•Espectroscopia de UV-vis e Fotografias
b)
ouro promovem a atividade catalítica.
Figura 5. Monitoramento por espectros em UV-vis da reação catalisada por Au0,1Pd0,9/SBA15, com intervalos de 15 segundos.
Figura 6. Correlação das constantes de velocidade com a razão molar de ouro em cada catalisador sintetizado.
CONCLUSÃO A síntese dos nanocatalisadores por funcionalização da peneira molecular mesoporosa e a redução dos metais por calcinação foram eficazes. As ligas bimetálicas apresentam propriedades sinérgicas em relação às Figura 2. Microscopias da amostra Au0,3Pd0,7/SBA-15 de a) MET e B) MEV.
nanopartículas monometálicas. Por fim conclui-se que as nanopartículas bimetálicas suportadas em SBA-15 mostraram-se interessantes para catálise e necessitam de um estudo mais aprofundado.dado.
AGRADECIMENTOS Os autores deste projeto agradecem a FAPESP (processo 2011/12521-0, ao CNPq, a UFABC, a LNNano e a todos que auxiliaram neste projeto.
II ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
27 a 30 de Novembro de 2012
V Simpósio de Iniciação Científica da UFABC
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] [2] [3] [4] [5]
Haruta, A; Chem. Rec.; 2003, 3, 75. Dimitratos, N.; Porta, F.; Prati, L; Villa, A.; Catal. Lett.; 2006, 99, 3-4, 181. Ferreira, H. S. e Rangel, M. C.; Quim. Nova. 2009, 32, 1860. Zhao, D.; Huo, Q.; Heng, J.; Chmelka, B.F.; Stucky, G.D.; J. Am. Soc. 1998, 120. Li, L.; Jin, C.; Wang, X.; Ji, W.; Pan, Y.; Knaap, T.; Stoel, R.; Catal. Lett. 2009, 129, 303.
7º Congresso de Iniciação Científica da USCS
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