00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Síntese da zeólita SSZ-13 com o uso combinado de agentes direcionadores de estrutura e cristais sementes
Título(s) alternativo(s): Synthesis of zeolite SSZ-13 with the combined use of structure directing agents and seed crystals
Autor(es): Solano, Julyane da Rocha Santos
Primeiro Orientador: Silva, Antonio Osimar Sousa da
metadata.dc.contributor.referee1: Galdino, Fabiane Caxico de Abreu
metadata.dc.contributor.referee2: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee3: Araújo, Antonio Souza
metadata.dc.contributor.referee4: Silva, Bruno José Barros da
Resumo: Zeólitas têm sido amplamente utilizadas na indústria devido as suas excelentes propriedades, tais como elevada área superficial, acidez, dentre outras. O desenvolvimento de diferentes estratégias de síntese possibilita o aprimoramento da metodologia de síntese e das propriedades físico-químicas das estruturas zeolíticas. Estudos recentes vem sendo desenvolvidos na otimização da síntese da zeólita SSZ13 (redução do tempo de cristalização, utilização de reagentes menos onerosos, dentre outros) com o objetivo de ampliar a gama de aplicações desta estrutura. Diante disso, a presente pesquisa abordou a otimização da síntese da zeólita SSZ-13 utilizando cloreto de colina, hexametilenotetramina, betaína, cloreto de 1-(cis-3- cloroalil) -3,5,7- triazo-1-azoniaadamantano e cloreto de 5-etil-1-azo-3,7- dioxabiciclo[3.3.0]octano como agentes direcionadores de estrutura combinados com cristais sementes. Os cristais sementes, com estrutura CHA, foram sintetizados a partir de um gel inorgânico obtido pela transformação interzeolítica da zeólita faujasita. Foram avaliados alguns parâmetros de síntese importantes para a obtenção da zeólita SSZ-13, tais como: razão molar direcionador/SiO2 = 0,10, 0,40 e 0,8, razão molar OH/SiO2 = 0,4 e 0,8, percentual de cristais sementes 2,5% e 10% e tempos de cristalização entre 24 a 72 horas. As amostras foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDX), análise térmica (TG/DTG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção-dessorção de nitrogênio e dessorção de amônia à temperatura programada (TPD-NH3). Os catalisadores que apresentaram melhores propriedades texturais foram submetidos ao teste catalítico utilizando como reação modelo o craqueamento do n-hexano. Os resultados de DRX revelaram que entre os agentes direcionadores de estrutura utilizados, somente o cloreto de colina e o hexametilenotetramina foram eficazes para a formação da SSZ-13 pura com 24 horas e 48 horas de cristalização, respectivamente. Constatou-se, que para OH/SiO2 = 0,4 não houve a formação da SSZ-13 em todos os tempos estudados. Para as sínteses com cloreto de colina, o aumento da alcalinidade (OH/SiO2 = 0,8), promoveu a nucleação e o crescimento de cristais levando a formação da SSZ-13 com elevada pureza e cristalinidade, independentemente do percentual de cristais sementes. Porém, as sínteses com hexametilenotetramina só foram eficientes com o percentual de cristais sementes de 10%. Os resultados de EDX denotaram que as amostras que contém a fase SSZ-13 apresentaram valores de razão SiO2/Al2O3 muito próximos, entre 9 e 11, indicando uma faixa restrita de formação da zeólita SSZ-13. As amostras apresentaram morfologia de aglomerados de cristais cúbicos intercrescidos e propriedades texturais e ácidas característicos da estrutura CHA. Os resultados de atividade catalítica demonstraram que a amostra sintetizada com cloreto de colina sofreu uma maior desativação de partes de seus sítios ácidos pela deposição de coque resultando numa conversão inferior (cerca de 21%) quando comparada a amostra sintetizada com hexametilenotetramina que apresenta uma acidez total mais baixa, mas alcançou uma conversão de aproximadamente 25% e um teor de coque de apenas 8,3%.
Abstract: Zeolites have been widely used in industry due to their excellent properties, such as high surface area, acidity, among others. The development of different synthesis strategies makes it possible to improve the synthesis methodology and the physicochemical properties of zeolitic structures. Recent studies have been developed to optimize the synthesis of SSZ-13 zeolite (reduction of crystallization time, use of less expensive reagents, among others) in order to expand the range of applications of this structure. Therefore, the present research addressed the optimization of the synthesis of SSZ-13 zeolite using choline chloride, hexamethylenetetramine, betaine, 1-(cis-3- chloroallyl)-3,5,7-triazo-1-azoniaadamantane chloride and of 5-ethyl-1-azo-3,7- dioxabicyclo[3.3.0]octane as structure-directing agents combined with seed crystals. The seed crystals, with CHA structure, were synthesized from an inorganic gel obtained by the interzeolitic transformation of faujasite zeolite. Some important synthesis parameters for obtaining SSZ-13 zeolite were evaluated, such as: directing molar ratio/SiO2 = 0.10, 0.40 and 0.8, OH/SiO2 molar ratio = 0.4 and 0.8, percentage of seed crystals 2.5% and 10% and crystallization times between 24 to 72 hours. The samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), thermal analysis (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption-desorption and ammonia desorption at programmed temperature (TPD-NH3). The catalysts that presented better textural properties were submitted to the catalytic test using the cracking of n-hexane as a model reaction. The XRD results revealed that among the structure- directing agents used, only choline chloride and hexamethylenetetramine were effective for the formation of pure SSZ-13 with 24 hours and 48 hours of crystallization, respectively. It was found that for OH/SiO2 = 0.4 there was no formation of SSZ-13 at all times studied. For choline chloride syntheses, the increase in alkalinity (OH/SiO2 = 0.8) promoted nucleation and crystal growth leading to the formation of SSZ-13 with high purity and crystallinity, regardless of the percentage of seed crystals. However, the syntheses with hexamethylenetetramine were only efficient with the percentage of seed crystals of 10%. The EDX results showed that the samples containing the SSZ-13 phase presented very close values of SiO2/Al2O3 ratio, between 9 and 11, indicating a restricted range of SSZ-13 zeolite formation. The samples showed morphology of intergrown cubic crystal clusters and textural and acidic properties characteristic of the CHA structure. The catalytic activity results showed that the sample synthesized with choline chloride suffered a greater deactivation of parts of its acid sites by the deposition of coke, resulting in a lower conversion (about 21%) when compared to the sample synthesized with hexamethylenetetramine, which presents a total acidity lower, but achieved a conversion of approximately 25% and a coke content of only 8.3%.
Palavras-chave: SSZ-13 – Zeólita
Síntese de zeólitas
Agentes direcionadores de estrutura
Zeolite SSZ-13
Synthesis
Structure-directing agents
Seeds Crystal
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Materiais
Citação: SOLANO, Julyane da Rocha Santos. Síntese da zeólita SSZ-13 com o uso combinado de agentes direcionadores de estrutura e cristais sementes. 2023. 127 f. Tese (Doutorado em Materiais) – Programa de Pós-Graduação em Materiais, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11820
Data do documento: 22-jul-2022
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