Utilização de métodos de modelagem molecular para caracterização do sistema (nBuCp)2Zr(CH3)2 imobilizado em sílica e ativado com MAO

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma seleção métodos e softwares de modelagem molecular na escala da mecânica quântica. O método da DFT implementado no software ADF, versão 2004.01, foi escolhido para modelagem rigorosa e o método da solução analítica da equação de Schrödinger dependente do tempo, implementado no software em desenvolvimento SIMULMOLEC5, para modelagem aproximada. Ambos foram aplicados na modelagem de espécies químicas presentes no sistema catalítico heterogêneo bis-(n-butil ciclopentadienil) dimetil zircônio, (nBuCp)2Zr(CH3)2, ativado com metilaluminoxano (MAO) in situ e suportado em sílica. O software ADF, foi validado e, após, utilizado nas modelagens de trimetilalumínio, MAO, oligômeros do ácido silícico, do precursor catalítico (nBuCp)2Zr(CH3)2 e o mesmo enxertado em sílica e ativado com MAO. Todas essas espécies apresentaram características coerentes com os dados experimentais. O software SIMULMOLEC5 foi avaliado inicialmente quanto à aplicabilidade a espécies químicas com zircônio e alumínio. Foi modificado para gerar superfícies de isopotencial tridimensionais e re-parametrizado para utilizar somente dados físicos como raios covalentes, primeiros potenciais de ionização, números atômicos e posições dos elementos químicos nas moléculas modeladas. O trimetilalumínio e dímeros e dois complexos de Cp2Zr(CH3)2 ativados com MAO foram modeladas com sucesso.

In this work it is presented a selection of quantum mechanics scale molecular modelling methods and software. The method of DFT implemented in the software ADF, version 2004.01, was chosen for rigorous modelling and the method of the analytical solution of time dependent Schrödinger equation, implemented in the SIMULMOLEC5 software, was selected for approximated modelling. Both were applied in the modelling of chemical species present in the heterogeneous catalytic system bis-(n-butyl cyclopentadienil) dimethyl zirconium, (nBuCp)2Zr(CH3)2, activated in situ with methylaluminoxane (MAO) and grafted on silica. The ADF software was validated and used for modelling trimethylaluminium (TMA) , MAO, silicic acid oligomers as simplified models of silica, the catalytic precursor (nBuCp)2Zr(CH3)2 and the same grafted on silica and activated with MAO. All those species showed predicted characteristics coherent with the experimental data. The SIMULMOLEC5 software was initially evaluated for the applicability to chemical species with zirconium and aluminum. It was modified to generate threedimensional isopotencial surfaces and was reparametrized to use only physical data like covalent radii, first ionization potentials, atomic numbers and positions of the chemical elements in the modeled molecules. TMA dimers and two complexes of Cp2Zr(CH3)2 activated MAO were successfully modeled.