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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.97.2012.tde-02102013-114047
Document
Author
Full name
Flávia de Almeida Cipolli
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2012
Supervisor
Committee
Cortez, Gilberto Garcia (President)
Bueno, Jose Maria Correa
Queiroz, Luiz Carlos de
Title in Portuguese
Preparação e caracterização de catalisadores baseados em hidrotalcitas oligovanadatos pilarizadas
Keywords in Portuguese
Decomposição do isopropanol
Hidrotalcita
Óxidos mistos (Catalisadores)
Vanádio
Abstract in Portuguese
Óxidos mistos são potencialmente utilizados como catalisadores por apresentarem áreas superficiais específicas elevadas, estabilidade térmica e uma distribuição homogênea dos cátions inseridos na estrutura. Nas últimas décadas tem sido investigado o uso de óxidos metálicos de transição como catalisadores para a oxidação seletiva de alcanos de baixo peso molecular. Atualmente a investigação vem sendo explorada com o uso de vanádio como metal ativo em catalisadores para a produção de parafinas leves. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar óxidos mistos V-Mg-Al. Para a obtenção dos óxidos, foram preparados, como precursores, compostos tipo hidrotalcita (hidróxidos duplos lamelares, LDHs) de Mg-Al intercalados com V2O7 4-, HV2O7 3- e VO3 -. Os precursores tipo hidrotalcitas oligovanadatos pilarizadas foram sintetizados por dois métodos diferentes, dos quais o primeiro consiste em uma reação de coprecipitação sob pH variável, a partir da mistura das soluções de nitrato de magnésio, nitrato de alumínio e metavanadato de sódio. Por este método foram preparados os compostos LDH-MgAl(V2O7)c, LDHMgAl(HV2O7)c e LDH-MgAl(VO3)c. O segundo método foi o de troca aniônica, pelo qual os íons vanadatos substituem os íons interlamelares de um precursor previamente preparado. O precursor foi sintetizado através da mistura das soluções de nitratos de sódio, magnésio e alumínio, e uma solução de metavanadato de sódio foi utilizada para a troca aniônica. O composto LDH-MgAl(V2O7)t foi obtido através deste método. Os precursores foram caracterizados por XRD e TG/DTG. Os catalisadores de óxidos mistos V-Mg-Al foram então obtidos a partir da decomposição térmica dos LDHs, nas temperaturas de calcinação de 450, 550 e 650°C. Todos os catalisadores foram caracterizados por XRD, adsorção de nitrogênio (área específica e volume de poros), espectroscopia Raman, FTIR, DRS-UV-vis, FE-SEM, TPR, e suas propriedades ácidas e básicas foram avaliadas na reação de decomposição do isopropanol. Diferentes espécies de vanadatos foram identificadas nos óxidos mistos V-Mg-Al, pelas análises de XRD, Raman, FTIR e DRS, como V2O5, Mg3V2O8 e ?-Mg2V2O7, entre outras espécies. Pelos resultados da reação de decomposição do isopropanol, foi verificado que a presença de vanádio nas amostras aumentou a atividade catalítica, devido ao aumento dos sítios ácidos gerados por este composto. As amostras MgAl(HV2O7)Yc e MgAl(VO3)Yc, em geral, foram as mais ativas na decomposição do isopropanol, devido à maior densidade dos sítios ativos de VOx.
Title in English
Preparation and characterization of catalysts based on pillared oligovanadate hydrotalcite
Keywords in English
Hydrotalcite
Isopropanol decomposition
Mixed oxides (Catalysts)
Vanadium
Abstract in English
Mixed oxides are potentially used as catalysts for presenting a high specific surface area, thermal stability and homogeneous distribution of cations introduced in the structure. In the last decades, has been investigated the use of transition metal oxides as catalysts for selective oxidation of alkanes of low molecular weight. Currently, the investigation has been explored through the use of vanadium as the active metal in catalysts for the production of light paraffins. The objective of this work was to prepare and to characterize V-Mg-Al mixed oxide. To obtain the oxides were prepared, as precursors, hydrotalcite-like compounds (layered double hydroxides, LDHs) of Mg-Al intercalated with V2O7 4-, HV2O7 3- andVO3 -. The precursors like pillared oligovanadate hydrotalcites were synthesized by two different methods, of which the first consists in a coprecipitation reaction under variable pH, from the mixture of magnesium nitrate, aluminum nitrate and sodium metavanadate solutions. The LDH-MgAl(V2O7)c, LDH-MgAl(HV2O7)c e LDHMgAl( VO3)c compounds were prepared by this method. The second method was the anion exchange, whereby the vanadate ions replace the interlayer ions of a previously prepared precursor. The precursor was synthesized by mixing solutions of sodium, magnesium and aluminum nitrates, and a sodium metavanadate solution was used for the anion exchange. The LDH-MgAl(V2O7)t compound was obtained by this method. The precursors were characterized by XRD and TG/DTG. Then the V-Mg-Al mixed oxides catalysts were obtained from the LDHs thermal decomposition, in the calcination temperatures at 450, 550 and 650 °C. All catalysts were characterized by XRD, nitrogen adsorption (specific surface area and pore volume), Raman spectroscopy, FTIR, UV-vis-DRS, FE-SEM, TPR, and its acidic and basic properties were evaluated in the isopropanol decomposition reaction. Different vanadate species were identified in the V-Mg-Al mixed oxides, by XRD, Raman, FTIR and DRS analysis, as V2O5, and Mg3V2O8 e ?-Mg2V2O7, among other species. By the results of isopropanol decomposition reaction, it was found that the presence of vanadium in the samples increased the catalytic activity due to the increase of acidic sites generated by this compound. MgAl(HV2O7)Yc e MgAl(VO3)Yc samples, in general, were the most active in the isopropanol decomposition, due to the higher density of VOx active sites.
 
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Publishing Date
2013-10-02
 
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