Síntese de materiais Micro/Mesoporosos hierárquicos com estrutura MFI - Novak, Sara [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
Este trabalho descreve o estudo de uma nova metodologia de síntese para obtenção de zeólitas MFI contendo uma estrutura hierárquica de poros. A porosidade hierárquica é uma propriedade que aumenta a acessibilidade dos reagentes aos sítios ativos dos cristais zeolíticos, sendo importante na melhora do desempenho desses materiais em diversas aplicações como adsorção, catálise e troca iônica. São vários os métodos que abordam a utilização de organossilanos como geradores de porosidade hierárquica mas poucos são os estudos que abordam esses compostos sendo empregados em sistemas de síntese bifásicos, por exemplo, em sistemas microemulsionados. Neste trabalho, a metodologia de síntese consistiu primeiramente na funcionalização de núcleos zeolíticos com três diferentes organossilanos em uma etapa de pré-cristalização a 40oC: octiltrietoxisilano (C8), dodeciltrietoxisilano (C12) e hexadeciltrimetoxisilano (16). A análise estrutural dos materiais foi feita por meio das técnicas de difração de raios X, RMN no estado sólido, termogravimetria e espectroscopia na região do infravermelho, enquanto as propriedades texturais foram avaliadas por fisissorção de nitrogênio e porosimetria de mercúrio. O organossilano C8 apresentou os resultados mais promissores levando a obtenção de zeólitas MFI contendo poros hierárquicos (Vmicro ~ 0,130 cm3g-1, Vmeso ~ 0,211 cm3g-1) e elevadas área externa específica (Sext ~ 273 m2g-1) e hidrofobicidade (θ ~ 140o). Este organossilano foi então utilizado no estudo da adição de uma fase óleo (dodecano) após a funcionalização e teve como objetivo a formação de uma microemulsão durante a cristalização hidrotermal a 150o C sendo as regiões da fase óleo estabilizadas pela organização dos núcleos funcionalizados. Nesta etapa, foram avaliadas três diferentes proporções molares do óleo que permitiram demonstrar a formação de um sistema de síntese semelhante a uma microemulsão. Este sistema levou a obtenção de zeólitas MFI hierárquicas com um diâmetro de macroporo aumentado (d ~ 0,5 µm) em relação ao material somente funcionalizado (d ~ 0,3 µm). Além disso, foi possível compreender o processo de formação da porosidade nos materiais e como controla-la de acordo com a aplicação desejada.

This work describes a new approach to the synthesis to obtain MFI zeolites with hierarchical porosity. Hierarchical porosity is a property that improves the accessibility of reactants to active sites in the zeolite crystals, which is important in different technical applications like as adsorptive or catalytic processes. There are many methods using organosilane to create the hierarquical porosity but are few studies that explores this compounds in two-phase systems like a micro-emulsion systems. In this work, the methodology first consisted of zeolite nucleus functionalization with three organosilanes in a temperature at 40 oC: octyltriethoxysilane (C8), dodecyltrietoxisilane (C12) and hexadecyltrimethoxysilane (C16). The structural analysis of the materials was done by the using of X-ray diffraction, solid state NMR, thermogravimetry and infrared spectroscopy, while the textural properties were evaluated by nitrogen physisorption and mercury porosimetry. The octyltriethoxysilane demonstrated the best results to obtainment of MFI zeolites containing hierarchical pores (Vmicro ~ 0,130 cm3g-1, Vmeso ~ 0,211 cm3g-1), large surface area (Sext ~ 273 m2g-1) and hydrophobic profile (θ ~ 140o). This organosilane was used in the study of addition of an oil phase (dodecane) after the nucleus functionalization. The oil phase was stabilized by functionalized and hydrophobic zeolite nucleus around the oil phase during the hydrothermal crystallization process at 150o C. In this stage, the investigation of three different oil molar proportions demonstrated the formation of a synthesis system like a micro-emulsion. This system promoted the increase of macropores diameter (d ~ 0,5 µm) when compared with only functionalization zeolite (d ~ 0,3 µm). In addition, it was possible to understand the process of porosity formation in the materials and how to control this property for desired application.
Synthesis of Micro/Mesoporous hierarchical materials with MFI structure
Keywords: Porosidade; Zeólitas; Síntese inorgânica; Catálise heterogênea; Emulsões; MFI zeolite; Zeólita MFI; Zeólita funcionalizada; Porosidade hierárquica; Materiais micro-meso-macroporos; Microemulsão; Functionalized zeolite; Hierarchical porosity