Síntese e caracterização de Nb-MCM-48 utilizando cinza de casca de arroz como fonte de sílica

Pedott, Victor de Aguiar

Síntese e caracterização de Nb-MCM-48 utilizando cinza de casca de arroz como fonte de sílica

Arquivos

Victor de Aguiar Pedott.pdf (1.35 MB)

Autores

Pedott, Victor de Aguiar

Orientadores

Mignoni, Marcelo Luis

Data

2020

Resumo

A grande quantidade de arroz produzido no Brasil, acaba por gerar um grande volume de resíduos a serem descartados, como a Casca de Arroz (CA) e as Cinzas da Casca de Arroz (CCA), porém, tais resíduos tem grandes quantidades de silício contido em sua estrutura, podendo este ser utilizado na síntese de materiais, como por exemplo zeólitas e materiais mesoporosos do tipo MCM. A síntese do material mesoporoso MCM-48 foi realizada com intuído de reaproveitar o silício presente na CCA, como fonte de sílica. A incorporação de metais nestes materiais porosos, possibilita a aplicação destes em inúmeros processos na área de catalise heterogênea. Visando diferentes alternativas de aplicação do nióbio, elemento abundante no território Brasileiro, o mesmo foi incorporado durante o processo de síntese, originando a estrutura Nb-MCM-48, onde esta foi sintetizada com diferentes relações molares de Si/Nb (5, 20, 50 e 80). A síntese ocorreu a temperatura ambiente e o nióbio foi incorporado in situ durante o processo de formação da estrutura. O material obtido ao final do processo, foi submetido a caracterização pelas técnicas de Difração de Raios X (DRX), análise textural de adsorção/dessorção de Nitrogênio (N2) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados obtidos após as análises confirmaram a obtenção da estrutura Nb-MCM-48, onde suas propriedades condizem com as descritas na literatura. A incorporação de Nb a MCM-48, não alterou suas propriedades estruturais, como área superficial específica e distribuição de poros para relações molares maiores que 1/5, pois nesta concentração, houve uma diminuição na área superficial específica e no volume de poros. Em relação a morfologia do material obtido, a mesma se mostrou como sendo esférica de tamanho uniforme, característicos para tais estruturas. Os resultados obtidos demonstram o sucesso na síntese dos materiais mesoporosos do tipo Nb-MCM-48 utilizando resíduos da indústria de arroz como fonte alternativa de silício e na incorporação in situ do metal nióbio a estrutura.

Abstract/Resumen

The large amount of rice produced in Brazil, generates a large volume of waste to be discarded, like Rice Hull (RH) and Rice Hull Ash (RHA), however, such residues have amounts of silicon present in its structure and this can be used in the synthesis of materials as zeolites and MCMs mesoporous structures. The synthesis of the MCM-48 material was carried out in order to reuse the silicon present in the RHA structure. The incorporation of metals in these porous materials, enable its application on several processes in heterogeneous catalysis area. Due to this and the necessity of different forms of niobium application, element of great occurrence in the Brazilian territory, the niobium was incorporated to the material during the synthesis process, originating the Nb-MCM-48 structure, where it was synthesized with different Si/Nb molar rations (5, 20, 50 e 80). The synthesis occurred at room temperature and the niobium was incorporated in situ, during the structure formation. The obtained material at the end of the process was subjected to characterization by X-Ray Diffraction (XRD), nitrogen adsorption/desorption textural analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM). The obtained results confirms the formation of Nb-MCM-48 structure, where its properties is consistent with those described on literature. The Nb incorporation in MCM-48 did not alter its structural properties, as specific surface area and pore distribution for Si/Nb molar ratio lager than 1/5, because in this molar ratio occurs a decrease on specific surface area and pore volume. In relation of the obtained material morphology, it proved to be spherical in uniform size, characteristic of such structures. The obtained results demonstrated success in the synthesis of the Nb-MCM-48 mesoporous materials using rice industry waste as alternative silicon source and in the structural incorporation of niobium metal.