Preparação, caracterização e atividade catalítica do trióxido de tungstênio suportado na zeólita *BEA hierarquizada

Abstract

Este estudo propôs a síntese de catalisadores por meio da modificação da zeólita *BEA pelo método de hierarquização utilizando tratamento com soluções aquosas básica (hidróxido de sódio) e ácida (ácido clorídrico). Os materiais foram posteriormente impregnados com WO3 onde, o tungstato de amônio hidratado (NH4)10H2(W2O7)6.xH2O foi utilizado como fonte do óxido para serem aplicados na desidratação de etanol. Este por sua vez, dissolvido completamente em água destilada para ser usado na impregnação e obter os percentuais caracterizados de BEA-5%W, BEA-10%W, BEA-15%W e BEA-20%W. Todos os catalisadores foram submetidos a caracterização por DRX, FRX, FT-IR, RMN em estado sólido com rotação no ângulo mágico para os núcleos de 27Al e 29Si, análise de poros e superfície por fisissorção de nitrogênio a baixa temperatura (ASAP) e análise de acidez gasosa via adsorção de piridina seguida de análise em FT-IR. As análises de FT-IR e DRX indicaram que a impregnação após os tratamentos (básico e ácido) ocorreu na forma de trióxido de tungstênio (WO3) na superfície da zeólita *BEA hierarquizada e que a estrutura do material foi preservada. Nas análises de porosidade observou-se o aumento da área externa (Sext), a área mesoporosa (Smeso) e o volume total de poros (Vporos) em todos os materiais. A área de microporos (Smicro) apresentou diminuição, reforçando a hipótese de que ocorreu a remoção de Al e/ou Si dos materiais, levando à formação de mesoporos. As análises de RMN-MAS 27Al e 29Si revelaram que os materiais possuem moléculas de água adsorvidas, que espécies de Al extra-rede são formadas e que o tratamento utilizado induz a formação de espécies extra-rede devido a remoção de Si da rede cristalina. Com a adsorção gasosa de piridina e análise por meio de FTIR, foram identificados os sinais da interação entre a piridina e os sítios ácidos de Brønsted e de Lewis. Em relação a aplicação dos catalisadores na reação de desidratação de etanol, o catalisador tratado com NaOH-HCl e impregnado com 10% (m/m) de WO3 apresentou conversão de 89% no pulso 1 de etanol, com seletividade de 89% de etileno (pulso 1) e 78% (pulso 50), apresentando-se como um bom catalisador para a desidratação de etanol.