Síntese e aplicação catalítica de óxidos mistos obtidos pela hidrólise de líquidos iônicos

Abstract

Neste trabalho foram sintetizados óxidos mistos através da hidrólise de líquidos iônicos para serem aplicados como catalisadores na redução de CO2. Inicialmente, foram preparados adutos iônicos a partir da reação entre o LI cloreto de 1-n-butil-3- metilimidazólio (BMIm.Cl) e os cloretos dos metais de interesse (Zn(II), Ta(V), Ce(III) e Ti(IV)). Os adutos formados foram hidrolisados em meio básico produzindo materiais sólidos ao final das reações, os quais foram separados em três partes: a primeira mantida como preparada e as outras duas foram calcinadas nas temperaturas de 800 e 1000 ºC a fim de avaliar a influência da temperatura em suas estruturas e composições. Após, foram caracterizados pelas técnicas IV-TF, UV-Vis, DRX, ATG e MEV, com as quais confirmou-se a formação de óxidos mistos, com exceção da mistura entre Zn e Ce, com tamanho de cristalito entre 28 e 52 nm nas amostras calcinadas e cristalinidade entre 24 e 86%. Posteriormente, a atividade catalítica destes materiais foi avaliada em reações de hidrogenação de CO2 a formiato de DBU em solventes orgânicos, apresentando melhor resultado utilizando-se o material ZnTa_800 (66%), e em líquido iônico (BMIm.NTf2), onde não se constatou a formação do produto esperado. Além disso, testes fotocatalíticos também foram realizados em reações de quebra da molécula da água e redução de CO2, os quais não apresentaram resultados.

In this work, mixed oxides were synthesized through the hydrolysis of ionic liquids to be applied as catalysts in CO2 reduction. Initially, ionic adducts were prepared by reacting 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIm.Cl) with the chlorides of the metals of interest (Zn(II), Ta(V), Ce(III), and Ti(IV)). The formed adducts were hydrolyzed in a basic medium, producing solid materials at the end of the reactions, which were separated into three parts: the first kept as prepared, and the other two were calcined at temperatures of 800 and 1000 ºC to evaluate the influence of temperature on their structures and compositions. Subsequently, they were characterized by FT-IR, UV-Vis, XRD, TGA, and SEM techniques, confirming the formation of mixed oxides, except for the Zn and Ce mixture, with crystallite sizes ranging from 28 to 52 nm in the calcined samples and crystallinity from 24 to 86%. Later, the catalytic activity of these materials was evaluated in CO2 hydrogenation reactions to DBU formate in organic solvents, showing the best result using the ZnTa_800 material (66%), and in an ionic liquid (BMIm.NTf2) where the expected product formation was not observed. Additionally, photocatalytic tests were also conducted in water splitting reactions and CO2 reduction reactions, which did not yield significant results.