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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2011.tde-10012012-204432
Document
Author
Full name
Aline Turini Bolsoni
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2011
Supervisor
Committee
Oliveira, Herenilton Paulino (President)
Iamamoto, Yassuko
Jafelicci Junior, Miguel
Nassar, Eduardo Jose
Pulcinelli, Sandra Helena
Title in Portuguese
Síntese, caracterização e estudos das propriedades catalíticas de compostos formados por óxido de tungstênio e pentóxido de vanádio
Keywords in Portuguese
catálise
tungstênio
vanádio
xerogel
Abstract in Portuguese
Métodos de síntese que viabilizam a obtenção de compósitos contendo xerogéis de óxido de tungstênio e de pentóxido de vanádio pelo método sol-gel foram investigados, bem como a caracterização e propriedades catalíticas nas reações de epoxidação destes materiais. Brometo de cetiltrimetilamina e hexadecilamina foram intercalados nos xerogéis de óxidos vanádio e de tungstênio formando compostos híbridos orgânico-inorgânico ternários. Estas moléculas foram usadas com o objetivo de aumentar a distância interlamelar e conferir caráter hidrofóbico nos compostos híbridos para que facilitasse o acesso dos substratos orgânicos quando utilizados como catalisadores nas reações de epoxidação. Os parâmetros de difração de raios X comprovam a intercalação, com aumento da distância interplanar. Observa-se uma variação na posição da banda M=O para maiores valores de energia devido à interação eletrostática entre as cargas positivas das espécies convidadas com densidade de carga negativa das ligações M=O. O xerogel de óxido de tungstênio e o compósito com xerogel de óxido de vanádio com óxido tungstênio foram dispersos em matrizes de óxido hidróxido de alumínio e de xerogel de óxido de silício. Foi observado que os modos vibracionais no infravermelho não sofreram variações significativas, indicando que pequenas distorções ocorrem quando os xerogéis dos óxidos estão dispersos, ou seja, há interações fracas entre os componentes, corroborando com os padrões de difração de raios X que mostram a manutenção da estrutura inicial dos óxidos. No caso dos compósitos contendo óxido de vanádio em sílica empregando metiltrietóxissilano, houve a formação de partículas esféricas de sílica recobertas por filmes de óxido de vanádio. No entanto, ao utilizar o tetraelilortossilicato como precursor, houve a manutenção da estrutura lamelar dos óxidos, mas não se observou a formação das partículas esféricas de sílica. As propriedades catalíticas destes materiais foram testadas em reações de oxidação do cis-cicloocteno, estireno e ciclo-hexano usando peróxido de hidrogênio (H2O2), terc-butil hidroperóxido (t-BOOH) e ácido meta-cloroperbenzóico (m-CPBA) como agentes oxidantes. De modo geral, os resultados obtidos são satisfatórios e estão de acordo com os resultados apresentados na literatura para sistemas similares, sugerindo uma aplicação potencial destes materiais como catalisadores em reações de epoxidação e oxidação.
Title in English
Synthesis, Characterization and Study of Catalytic Properties of Compounds Formed by Tungsten Oxide and Vanadium Oxide.
Keywords in English
catalysis
tungsten
vanadium
xerogel
Abstract in English
Synthetic procedures based on sol-gel process were developed aiming produce xerogel composites of mixed oxides such as tungsten oxide and vanadium oxide, as well as their characterization and catalytic properties in epoxidation reactions. Cetyltrimetylamine bromide and hexadecylamine were intercalated into vanadium oxide and tungsten oxide xerogels resulting in ternary hybrid inorganic-organic compounds. These molecules were used in order to increase the interlamelar distance and confer hydrophobic character facilitating the substrate access in catalyzes epoxidation reactions. X ray diffraction patterns demonstrate the intercalation. It was verified the shift of the M=O vibrational mode towards higher energy region due to electrostatic interaction between positive charges of guest species with negative character of M-O bonding. Tungsten oxide and vanadium and tungsten mixed oxide xerogels were dispersed in oxohydroxiy aluminum and silicon oxide matrices. No significant changes in the infrared vibrational modes were observed, suggesting that few distortions occur when xerogel materials are dispersed, due to weak interactions corroborating previous results. In the case of composites containing vanadium oxide and silica (methyltriethoxysilane as precursor), the final material is formed by sphere particles of silica covered with vanadium oxide film. However, when tetraethylorthosilicate was used as silica precursor, the lamelar structure of metal oxide is retained instead of spherical morphology. The catalytic properties of these materials were verified in oxidation of cis-cyclooctene, styrene, and cyclohexane using hydrogen peroxide (H2O2), terc-butyl hydroperoxide (t-BOOH), and cloroperoxybenzoic acid (m-CPBA) as oxygen donors. From a general point of view, the results are satisfactory and close with those found for similar systems, enabling them as catalysts for epoxidation and oxidation.
 
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corrigida.pdf (352.65 Kbytes)
Publishing Date
2012-08-21
 
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