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dc.contributor.authorCabral, Natália Mariano
dc.date.accessioned2021-12-20T17:43:03Z
dc.date.available2021-12-20T17:43:03Z
dc.date.issued2021-11-30
dc.identifier.citationCABRAL, Natália Mariano. Síntese e caracterização de catalisadores a base de Au e Cu e suas aplicações na desidrogenação do 5- hidroximetilfurfural. 2021. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15388.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15388
dc.description.abstractDependence on oil as a source of fuel and raw material to produce chemical products opens space for the development of catalytic systems aimed at the use of biomass. In this sense, this work aims to develop a new route to produce FDCM, a monomer used in the production of PEF bioplastic, a substitute for PET. The new reaction route is the dehydrogenation of HMF in an inert atmosphere, using catalysts of Au and Cu supported on different oxides (ZrO2, SiO2 and MgO). The advantage of producing FDCM directly from HMF is the production of H2 as a co-product. There are no reports in the literature on the use of this reaction system, but the rich literature on the dehydrogenation reaction of ethanol in an inert atmosphere serves as a basis. In the ethanol reaction, the importance of having a good knowledge of the catalyst surface is known, as the electronic density of the metallic species, the chosen support, as well as the metal-support interface control the selectivity for acetaldehyde or ethyl acetate. Thus, the following catalysts were synthesized and characterized: Au/m-ZrO2, Au/SiO2, Au/Mg(OH)2, Cu/m-ZrO2, Cu/SiO2 and Cu/MgO with different metal contents. The characterizations revealed that the support used has a major influence on the structural and surface properties of metallic nanoparticles. For gold catalysts, the largest nanoparticles were obtained in materials supported on silica, while in the other two supports, the nanoparticles are smaller. Furthermore, the surface of Au/SiO2 has fewer defects than that of Au/m-ZrO2. Finally, the TPR results of the Au/Mg(OH)2 samples revealed that above 400 °C, the formation of a metallic alloy between Mg-Au may be occurring. For copper catalysts, it was observed that Cu/SiO2 and Cu/MgO have small nanoparticles well dispersed on the support, with the largest dispersion being attributed to the copper species present in the magnesium oxide, while the Cu/ m-ZrO2 materials have larger and more agglomerated metallic nanoparticles than in the other two supports. The electronic density of copper species present on the surface of these catalysts was illustrated by the FTIR-CO technique and the calculation of the Cu0/Cu+ ratio revealed the following order: Cu/MgO > Cu/m-ZrO2 > Cu/SiO2. When applied in the reaction, using the flow and batch system, the catalyst that showed the best result, for both systems, was Au/SiO2, which had the highest selectivity for FDCM. Furthermore, the Cu/m-ZrO2 catalyst was selective only for the reaction of the aldehyde group of HMF. The results obtained in this work will serve as a basis for the improvement of the proposed system, since the selectivity to FDCM was not remarkably high, in addition to the high degradability of HMF under the conditions evaluated in this work.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiomassapor
dc.subjectCatálise heterogêneapor
dc.subjectOuropor
dc.subjectCobrepor
dc.subjectCaracterizaçãopor
dc.subjectBiomasseng
dc.subjectHeterogeneous catalysiseng
dc.subjectGoldeng
dc.subjectCoppereng
dc.subjectCharacterizationeng
dc.subjectHMFeng
dc.titleSíntese e caracterização de catalisadores a base de Au e Cu e suas aplicações na desidrogenação do 5- hidroximetilfurfuralpor
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of Au and Cu-based catalysts and their application in the dehydrogenation of 5-hydroxymethylfurfuraleng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Gallo, Jean Marcel Ribeiro
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3485408327490746por
dc.contributor.advisor-co1Marques, Clélia Mara de Paula
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0451284088402660por
dc.description.resumoA dependência do petróleo como fonte de combustíveis e matéria prima para produção de produtos químicos, abre espaço para o desenvolvimento de sistemas catalíticos que visam a utilização da biomassa. Nesse sentido, esse trabalho visa o desenvolvimento de uma nova rota para a produção do FDCM, um monômero utilizado na produção do bioplástico PEF, substituto do PET. A nova rota de reação é a de desidrogenação do HMF em atmosfera inerte, utilizando catalizadores de Au e Cu suportados em diferentes óxidos (ZrO2, SiO2 e MgO). A vantagem da produção de FDCM diretamente do HMF, é a produção de H2 gasoso como coproduto. Não existem relatos na literatura da utilização desse sistema de reação, porém a rica literatura na reação de desidrogenação do etanol em atmosfera inerte, serve como base. Na reação do etanol, sabe-se da importância de se ter um bom conhecimento da superfície do catalisador, pois a densidade eletrônica das espécies metálicas, o suporte escolhido, bem como a interface metal-suporte controlam a seletividade para acetaldeído ou para acetato de etila. Dessa forma, foram sintetizados e caracterizados os catalisadores: Au/m-ZrO2, Au/SiO2, Au/Mg(OH)2, Cu/m-ZrO2, Cu/SiO2 e Cu/MgO com diferentes teores de metal. As caracterizações revelaram que o suporte utilizado tem grande influência nas propriedades estruturais e de superfície das nanopartículas metálicas. Para os catalisadores de ouro, as maiores nanopartículas foram obtidas nos materiais suportados em sílica, enquanto nos outros dois suportes, provavelmente, as nanopartículas são menores. Além disso, a superfície do Au/SiO2 possui menos defeitos que a do Au/m-ZrO2. Por fim, os resultados de TPR das amostras de Au/Mg(OH)2, revelaram que acima de 400 °C, pode estar ocorrendo a formação de uma liga metálica entre Mg-Au. Para os catalisadores de cobre, foi possível observar que os Cu/SiO2 e Cu/MgO são constituídos de nanopartículas pequenas e bem dispersas sobre o suporte, sendo a maior dispersão atribuída as espécies de cobre presentes no óxido de magnésio, enquanto os materiais Cu/m-ZrO2 possuem nanopartículas metálicas maiores e mais aglomeradas que nos outros dois suportes. Já a densidade eletrônica das espécies de cobre presente na superfície desses catalisadores, foi ilustrada pela técnica de FTIR-CO e o cálculo da razão Cu0/Cu+ revelou a seguinte ordem: Cu/MgO > Cu/m-ZrO2 > Cu/SiO2. Quando aplicados na reação, utilizando o sistema em fluxo e em batelada, o catalisador que apresentou melhor resultado, para ambos os sistemas, foi o Au/SiO2, que teve a maior seletividade para o FDCM. Além disso, o catalisador Cu/m-ZrO2 foi seletivo apenas para a reação do grupo aldeído do HMF. Os resultados obtidos nesse trabalho, servirão de base para o aprimoramento do sistema proposto, uma vez que a seletividade a FDCM não foi muito alta, além da alta degradabilidade do HMF nas condições testadas nesse trabalho.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICApor
dc.description.sponsorshipIdCAPES: Código de Financiamento 001por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1518630062160445por


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