Oxidação de alcenos utilizando nanocatalisadores preparados em zeólitos

Abstract

O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objetivo a preparação, caracterização e avaliação catalítica de nanocatalisadores encapsulados em zeólitos para a oxidação de alcenos em fase liquida. Os nanocatalisadores prepararados foram baseados em complexos de metais de transição sintetizados no interior da estrutura porosa zeolítica. Foram sintetizados complexos de cobre(II), níquel(II), zinco(II), ferro(II) e manganês(III) com um ligando de base de Schiff tipo Salen, 1,5-bis{[(1E)-(2- hydroxyphenyl)methylene]amino}-1H-imidazole-4-carbonitrile [H2(Salen)]. Os complexos metálicos foram caracterizados por análises elementares, RMN do protão, condutividade, técnicas espetroscópicas (infravermelho e ultra-violeta/visível) e por métodos eletroquímicos. Os diferentes complexos de metais de transição, os nanocatalisadores, foram encapsulados no zeólito NaY pelo método do ligando flexível. Neste método, os nanocatalisadores são formados no interior das cavidades do NaY adquirindo tamanhos superiores aos poros de acesso às cavidades, motivo pelo qual não se difundem para o meio reacional. Os novos catalisadores heterogéneos foram caracterizados por microscopia eletrónica de varrimento e difração de raios-X, por técnicas espetroscópicas (infravermelho) e por estudos eletroquímicos. As técnicas de caracterização mostraram que os nanocatalisadores foram encapsulados com sucesso e sem alteração da morfologia e estrutura do zeólito NaY. A atividade catalítica dos complexos de metais de transição e dos catalisadores heterogéneos foi efetuada utilizando como reações modelos a oxidação do estireno e ciclohexeno em fase líquida. Os catalisadores heterogéneos mostraram ser eficientes nas reações estudadas, podendo, em alguns casos, ser reutilizados com sucesso, sem perda das suas propriedades catalíticas.

The aim of this work is the preparation, characterization of zeolite encapsulated nanocatalysts and their catalytic evaluation in oxidation of alkenes in liquid phase. The nanocatalysts prepared were based on transition metal complexes synthesized entrapped into the zeolite structure. During the work, the copper (II), nickel (II), zinc (II), iron (II) and manganese (III) complexes with a ligand of the Schiff base type Salen, 1,5-bis {[(1E) - (2-hydroxyphenyl) methylene] amino}-1H-imidazole-4-carbonitrile [H2(Salen)] were synthesized. The complexes were characterized by elemental analysis, proton NMR, conductivity, spectroscopic techniques (infrared and ultraviolet/visible) and electrochemical methods. The transition metal complexes as nanocatalysts were encapsulated into zeolite NaY using flexible ligand method. In this method, the nanocatalysts are formed within the cavities of NaY. The tetradentate Schiff base used, due to their flexible structure, are able to diffuse freely through the zeolite porous. Upon the complexation with a previously exchanged metal ion form complexes which become too large and rigid to the escape the zeolite cage. The new heterogeneous catalysts were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction for spectroscopic techniques (infrared) and electrochemical studies. All the methods showed that the nanocatalysts were successfully encapsulated without alteration of morphology and structure of zeolite NaY. The catalytic activity of transition metal complexes and heterogeneous catalysts was performed in an oxidation of styrene and cyclohexene in the liquid phase. The heterogeneous catalysts have shown to be efficient in reactions studied, and in some cases were find to be successfully reused without loss of their catalytic activities.