Conversão de metano a metanol sobre zeólitas oxo-Cu2+-Y geradas por ativação com He ou ar. Análise da natureza e atividade dos oxo-cátions por análises DRS-UV-vis in situ e cálculos DFT

Autores

Palavras-chave:

Metano a Metanol, Cu-Y, Ativação He-ar, DRS UV-Vis In situ, DFT

Resumo

A conversão direta do metano a metanol (MTM) ocorre sobre zeólitas trocadas com cátions oxo-Cu2+, que são gerados utilizando normalmente O2 como oxidante. Na expectativa de identificar outros potenciais agentes ativadores, neste estudo a zeólita Cu-HY(5) foi ativada com He ou ar, onde gerou-se oxo-Cu2+ cátions ativos na conversão MTM. A natureza dos oxo-cátions formados foi analisada por DRS-UV- Vis in situ e por cálculos de DFT. Essas análises permitiram a identificação de bandas de absorção referentes à espécie de monohidróxido de cobre pareado (2[CuOH]+) na Cu-HY(5) ativada com gá inerte, a qual não se auto-reduziu devido à sua alta estabilidade, enquanto a ativação com ar levou à formação de uma maior variedade de oxo- Cu2+ cátions, como [Cu3O3]2+ e 2[CuOH]+, demonstrando sua habilidade de conduzir à formação de diferentes oxo- Cu2+ cátions ativos, além do seu uso ser mais sustentável que o uso de O2. Por outro lado, em aplicações industriais, o uso de um gás inerte como agente ativante, elimina a necessidade de purga de oxigênio entre as etapas de ativação e reação, minimizando tempo e custos operacionais.

Biografia do Autor

  • Eliane Soares da Silva, Universidade Federal de São Carlos

    Doutoranda em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) com Especialização em Biocombustíveis nível Doutorado pelo PRH-39/ANP. Possui mestrado em Engenharia Química pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (2022), Graduação em Engenharia de Energia pela Universidade Federal do Paraná (2019) e Curso técnico/profissionalizante em Tecnológico em meio Ambiente (2014). Estagiou no Centro Internacional de Energias Renováveis- CIBiogás (2019). Tem experiência nas áreas de catálise heterogênea, purificação de biogás/biometano; bioquerosene de aviação e membranas compósitas com polissulfona/quitosana. Foi tesoureira do Centro Acadêmico de Engenharia de Energia (2015) e membro do Centro Acadêmico de Tecnologia em Biocombustíveis (2014).

  • Carlos Henrique Furtado da Cunha, Universidade Federal de São Carlos

    Doutorando em Engenharia Química na Universidade Federal de São Carlos. Mestre e bacharel em Engenharia Química pela Universidade Federal de Viçosa. Durante o mestrado desenvolveu uma pesquisa sobre a otimização de uma linha de produção industrial, utilizando a teoria de programação linear aplicada ao programa computacional CPLEX. Participou de uma iniciação científica financiada pelo PIBIC/FAPEMIG em 2016 e em 2015 realizou uma iniciação científica financiada pelo FUNARBIC/FUNARBE. Em ambas, desenvolveu pesquisas sobre desidrogenação de álcoois e terpenos em fase líquida e gasosa utilizando catálise heterogênea. Foi premiado como 2° colocado no prêmio ABRAFATI, com o trabalho intitulado "Síntese direta de metil isobutil cetona (MIBK) a partir de isopropanol em catálise heterogênea". Realizou um estágio interno na UFV onde desenvolveu programas em UserRPL para a calculadora programável HP 50g e, a partir deste estágio, registrou seis softwares. Ministrou três minicursos de Introdução a HP50g para os alunos de Engenharia Química da UFV nos anos de 2015 e 2016. Participou de um estágio interno onde estudou reações de transesterificação de álcoois utilizando catalise heterogênea, e realizou outro estágio interno onde desenvolveu programas utilizando o Visual Basic.

  • Jose Maria Corrêa Bueno, Universidade Federal de São Carlos

    Formação: Bacharelado em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1977), Mestrado em Engenharia Química pela Universidade de São Paulo (1982), doutorado em Engenharia Química pela Universidade de São Paulo (1987) e pós-doutorado no Center for Catalysis and Surface Science da Northwestern University, USA. Atualmente é professor titular do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos - Tem experiência nas área de Química e Engenharia Química, com ênfase em Processos Industriais de Engenharia Química, atuando principalmente nos seguintes temas: catálise heterogênea, preparação e caracterização de catalisadores para reações de reforma de hidrocarbonetos para geração de hidrogênio e gás de síntese, transformação do etanol, oxidação seletiva de hidrocarbonetos e reações de hidrogenação seletiva.

  • Ernesto Antonio Urquieta Gonzalez, Universidade Federal de São Carlos

    Tem formação em Engenharia Química pela Universidade de Santiago (Chile), com diploma revalidado pela Escola Politécnica/USP (1977). É mestre em Engenharia Química (1987, PPGEQ/UFSCar) e doutor em Ciência e Engenharia de Materiais (1992, PPGCEM/UFSCar). É professor titular do Departamento de Engenhara Química. Dentre outros cargos, foi diretor do Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia da UFSCar (2003-2011). Implantou em 2015 o Centro de Pesquisas em Materiais Avançados e Energia, sendo seu atual diretor. Coordena projetos de pesquisa e extensão envolvendo a aplicação de peneiras moleculares microporosas (zeólitas) ou mesoporosas; materiais hierarquicamente estruturados; metais nobres e óxidos de metais de transição como catalisadores em reações aplicadas a processos no refino de petróleo (craqueamento catalítico e hidrodessulfurização); petroquímica (produção de petroquímicos básicos), catálise ambiental (minimização de emissões de óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono) e valorização de bioprodutos. Participa no Projeto Internacional "Excellence Center for Development Cooperation - Sustainable Water Manegement" (financiado pela DAAD e coordenado pela Universidade Técnica de Braunschweig/Alemanha), com desenvolvimento de pesquisa na degradação via fotocatálise de contaminantes orgânicos em águas. É membro do Centre of Excellence for Research in Sustainable Chemistry (CERSuschem/UFSCar). Foi ganhador do Prêmio Petrobras de Tecnologia em Preservação Ambiental em 2009 (nível doutorado) e 2011 (nível mestrado) e do Prêmio Inventor - Petrobras em 2015 e 2021.

Referências

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Publicado

03-11-2025

Edição

v. 1 n. 1 (2025): 23ºCBCAT

Seção

Síntese e caracterização de catalisadores e adsorventes