Aplicações de catalisadores bimodais meso-macroporosos

Atualmente, um grande progresso no campo de materiais porosos está sendo aprimorado, sendo assim, materiais com dimensões uniformes de canais podem ser ajustados em uma ampla gama de escalas de comprimento. Com a incorporação de macroporos em materiais mesoporosos, aumentam os benefícios (área superficial, transporte de massa) e ambos materiais estruturados se combinam expandindo a eficiência do processo. Esses materiais contendo estruturas macroporosas e mesoporosas interconectadas têm propriedades aprimoradas em comparação com materiais de poros de tamanho único devido ao aumento do transporte de massa através do material e manutenção de uma área de superfície específica no nível de sistemas de poros (YUAN; SU, 2006).

Os autores Lebeau et al. (2000), produziram sílica mesoestruturada funcionalizada com porção de corante (2,4-dinitrofenilamina) que foi preparada com distribuição de tamanho de poro bimodal. Através da condensação de tetraetoxissilano e 3-(2,4-dinitrofenilamino) propiltrietoxissilano foi usado para acoplar covalentemente o cromóforo orgânico na parede de uma estrutura mesofase de sílica formada por modelagem de surfactante. Esse processo foi padronizado especialmente em macroescala, controlando a precipitação induzida por evaporação nos vazios regulares de um cristal coloidal, compreendendo esferas de poliestireno do tamanho de 140 nm. A remoção pós-sintética dos modelos de látex e surfactante produziu uma fase de sílica orgânica, funcionalizada e ordenada hierarquicamente.

Chiu et al. (2004) prepararam sílica-alumino meso-macroporosas (Si/Al = 72),

mecanicamente monólitos e estáveis com macroporos interconectados, cujas paredes são compostas de mesoporos ordenados originando através da modelagem óleo em água de emulsão

(O/A) e copolímero em bloco. As suas propriedades de alquilação Friedel-Crafts de compostos aromáticos de anel único, incluindo tolueno, etilbenzeno, e estireno, com álcool benzílico foram investigadas.

As atividades de alquilação de tolueno dos catalisadores de monólitos meso- macroporosos foram comparadas com o zeólito beta nanoporoso (Si/Al = 75) e sílica mesoporosa de alumino sendo SBA-15 (Si/Al =7). Alquilação moderada de tolueno com taxas (10-4 _s-1_{) e em altas seletividades (> 90%) para benzil tolueno foram observados para sílica-}

alumino meso-macroporosas monólitos do SBA-15, em comparação com o mesoporoso SBA- 15 de zeólitas beta que apresentaram taxas de alquilação mais rápidas (10 -3 _s-1_{), embora menos}

seletivos (79 e 59%, respectivamente). Na forma de pellets, tanto o mesoporoso SBA-15 como os materiais beta zeólito apresentaram menores taxas de alquilação (10 -4 s-1), devido a menor difusão interna de reagentes e produtos dentro dos menores macroporos, em comparação com os monólitos meso-macroporosos. A sílica-alumínio meso-macroporosas monólitos do SBA- 15 foram desativados mais lentamente, 92% de suas atividades originais após um uso, comparado a 75, 76 e 0,6% para o pó SBA-15, catalisadores de pellet e zeólito beta em pó, respectivamente (CHIU et al., 2004).

Blin et al. (2003) relataram que os óxidos metálicos meso-macroporosos preparados por

montagem acompanhada de surfactante estão em grande potencial de aplicações em catálise. A introdução de canais macroporosos na estrutura mesoporosa de TiO2 pode aumentar sua

atividade fotocatalítica, devido à minimização de resistência à intradifusão e ao aumento da eficiência da fotoabsorção. A atividade da titânia meso-macroporosa na fotodegradação de etileno é melhor do que da titânia P25. O catalisador calcinado a 350 °C mostrou reatividade fotocatalítica cerca de 60% maior que a de P25.

A síntese do titânia meso-macroporosa e fosfatos de zircônio apresentam uma grande quantidade de sítios ácidos, o que deve ser interessante para aplicações de catálise. O meso- macroporoso sintetizado ZrO2, TiO2 e ZrO2 – TiO2 foram utilizados como catalisadores

suportes para Pd e testados quanto à oxidação total de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Esses catalisadores de Pd suportados foram considerados fontes poderosas para a oxidação total do tolueno e clorobenzeno em que Pd/TiO2 apresentam os maiores potenciais catalíticos (BLIN

et al., 2003).

Witoon, Chareonpanich e Limtrakul (2011) estudaram sílica hierárquica meso-

macroporosa (HS-X) com diferentes diâmetros de mesoporos sintetizados, utilizando cinzas de casca de arroz como fonte de sílica e quitosana como fonte natural e aplicadas pela primeira

vez como suporte de cobalto para a síntese de Fischer-Tropsch. Os suportes de sílica mesoporosa unimodal (MS-X) com diâmetros de mesoporos equivalentes aos suportes HS-X também foram preparados para comparação. Efeitos da difusão em suportes MS-X e HS-X de diferentes tamanhos de partículas na atividade catalítica e seletividade de hidrocarbonetos foram investigados. Os tamanhos de cristalito de cobalto foram aumentados com o aumento dos diâmetros de mesoporos, enquanto a maior quantidade de H quimissorvido foi encontrado para o catalisador com o diâmetro médio do mesoporo. Os suportes HS-X revelaram uma menor área superficial e maior macroporosidade, o que levou à formação de maior tamanho de cristalito de cobalto e menos H quimissorvido.

No entanto, a atividade catalítica foi muito maior para o cobalto suportado na sílica HS- X, tanto de tamanho pequeno quanto grande de partículas de catalisador. Além disso, com o catalisador grande o tamanho de partículas de a seletividade do cobalto suportado na sílica HS- X foi muito maior do que na sílica MS-X indicando a influência da transferência de massa de reagentes e produtos em macroporos de suportes HS-X (WITOON; CHAREONPANICH; LIMTRAKUL, 2011).

Santamaría et al. (2014) sintetizaram sílica meso-macroporosa estruturada a partir da emulsão O/A usando decano como fase dispersa. Utilizaram o silicato de sódio em solução atuando como uma fonte de sílica e uma (poli etileno óxido)-poli (óxido de propileno)-poli (óxido de etileno) (EO PO EO) indicado como P84 que foi usado para estabilizar a emulsão. Foi obtido o material e o ibuprofeno (IBU) foi selecionado como o medicamento modelo e carregado em materiais meso-macroporosos. O efeito das propriedades dos materiais na carga e liberação de drogas IBU foi estudado demostrando as eficiências dos catalisadores meso- macroporosos.

Na pesquisa de Witoon, Chareonpanich e Limtrakul (2014), a sílica meso-macroporosa bimodal foi usada como suporte para melhorar a acessibilidade dos CaO dispersos dentro dos poros e comparada com sílica porosa unimodal com o mesmo diâmetro de mesoporo. Efeitos do teor de CaO e do tamanho do pellet catalisador no rendimento de ésteres metílicos de ácidos graxos (FAME) foram investigados. Verificou-se que a força básica aumenta com o aumento de CaO. O catalisador de sílica bimodal porosa e bimodal carregado com CaO com granulometria de 325 ml alcançou uma alta FAME% de 94,15 no primeiro ciclo e manteve uma excelente% FAME de 88,87 após cinco anos consecutivos.