WO3 suportado em biomassa advinda de quitosana como catalisador para oxidação de sulfetos de alta eficiência
| dc.contributor.advisor1 | da Silva, Elson Longo | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9848311210578810 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-8062-7791 | |
| dc.contributor.author | Yamakawa, Gabriel Franco | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3334844479650398 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0003-1231-6707 | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-06T14:53:43Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-25 | |
| dc.description.abstract | CHITOSAN BIOMASS SUPPORTED WO3 AS A CATALYST FOR HIGH EFFICIENCY SULFIDES OXIDATION. Sulfones and Sulfoxides are terrific value compounds, because of their wide applications in pharmaceutical inputs, medicines and agrochemicals. In this work, the selective and efficient oxidation of sulfides into these molecules is presented, using chitosan-derived carbon supported WO3 as a catalyst. The obtained WO3 was acquired through a sustainable coprecipitation process, followed by the fixation of the semiconductor over the carbon acquired through chitosan pyrolysis. Values of 10, 20 and 40% of WO3 over chitosan were evaluated. The obtained composite promotes a more efficient charge separation, due to the interactions between the oxide and the π electrons from the carbon matrix. Structural analysis confirms the obtention of monoclinic WO3 and its interactions with carbon support, while also revealing the acquisition of a nitrogen doped support, achieved through a non-complete deacetylation process through pyrolysis. Among the tested ratios of WO3, the 20 % one (named QT2W) showed the best performance. The optimized conditions were found at 60°C, 120 minutes of reaction, 8 equivalents of H2O2 and 10 mg of catalyst. The solvent used in the process had a crucial part in determining the process selectivity. Acetonitrile and water had the best performance for sulfones obtention, (>98% selectivity) while methanol and ethanol changed the major product obtained to sulfoxides (>71% selectivity). The stability and scaling of the process showed to be best in water, but the ability to oxidize other molecules of interest was found to be in acetonitrile. XPS analysis showed a leaching of the semiconductor that justified the deactivation of the catalyst in acetonitrile. Mechanism tests were conducted and showed the active participation of hydroxyl radical and singlet oxygen, though the use of spectroscopic probes. Other species also had meaningful impact on the process, found though scavenger species test, therefore being able to infer a mechanism of action of the catalyst with active participation of both semiconductor and support. Hence, the work shows the versatility of the catalyst obtained for the oxidation of sulfides to both sulfones and sulfoxides, showing itself as a promising sustainable catalyst for efficient chemical transformations. | eng |
| dc.description.resumo | WO3 SUPORTADO EM BIOMASSA ADVINDA DE QUITOSANA COMO CATALISADOR PARA OXIDAÇÃO DE SULFETOS DE ALTA EFICIÊNCIA. Sulfóxidos e sulfonas são compostos de grande valor, por suas variadas aplicações na produção de insumos farmacêuticos, medicamentos e agroquímicos. Neste trabalho, a oxidação eficiente e seletiva de sulfetos para a obtenção dessas moléculas é apresentada, utilizando WO3 suportado em carbono advindo de biomassa derivada de quitosana como catalisador. O WO3 é obtido através de uma síntese de coprecipitação sustentável, seguido da fixação do semicondutor no carbono adquirido pela pirólise da quitosana. Valores de 10, 20 e 40% de m/m de WO3 sobre quitosana foram testados. O compósito obtido promove uma separação de carga mais eficiente, devido às interações entre o óxido e os elétrons π da matriz de carbono. Análises estruturais confirmam a obtenção do WO3 monoclínico e suas interações com o suporte de carbono, além de revelar a aquisição de um suporte dopado de nitrogênio, proveniente de uma desacetilação incompleta da quitosana no processo de pirólise. Dentre as razões de massa testadas, a de 20% (nomeada QT2W) mostrou um melhor desempenho. As condições otimizadas de catálise foram de 60°C, 120 minutos de reação, 8 equivalentes de H2O2 e 10 mg de catalisador. O solvente utilizado teve papel crucial para a seletividade do processo. Acetonitrila e água tiveram a melhor performance para sulfonas (>98% de seletividade), enquanto metanol e etanol mudaram o produto majoritário (>71% de sulfóxidos). A estabilidade e o escalonamento do processo mostraram-se melhores em água, mas a capacidade de oxidar outras moléculas de interesse foi melhor em acetonitrila. Análises de XPS mostraram uma lixiviação do semicondutor que justificaram a desativação do catalisador em acetonitrila. Testes de mecanismo foram realizados e mostraram a participação ativa de radicais hidroxila e oxigênio singlete, através do uso de sondas espectroscópicas. Outras espécies também tiveram impacto através do teste de sequestradores, sendo assim possível inferir um mecanismo de ação do catalisador com participação ativa do suporte e do semicondutor. Assim, o trabalho mostra a versatilidade do catalisador obtido para a oxidação de sulfetos para sulfonas e sulfóxidos, mostrando ser um catalisador promissor e sustentável para transformações químicas eficientes. | por |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | 88887.905290/2023-00 | |
| dc.identifier.citation | YAMAKAWA, Gabriel Franco. WO3 suportado em biomassa advinda de quitosana como catalisador para oxidação de sulfetos de alta eficiência. 2025. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22538. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22538 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | |
| dc.relation.uri | https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cy/d5cy00212e | |
| dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | |
| dc.subject | Oxidação | por |
| dc.subject | Sulfetos | por |
| dc.subject | WO3 | por |
| dc.subject | Biomassa | por |
| dc.subject | Oxidation | eng |
| dc.subject | Sulfides | eng |
| dc.subject | Biomass | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FISICO QUIMICA INORGANICA | |
| dc.title | WO3 suportado em biomassa advinda de quitosana como catalisador para oxidação de sulfetos de alta eficiência | por |
| dc.title.alternative | Chitosan biomass supported WO3 as a catalyst for high efficiency sulfides oxidation | eng |
| dc.type | Dissertação |
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