SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO DO DESEMPENHO CATALÍTICO DE ÓXIDO DE MOLIBDÊNIO NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Abstract

RESUMO: Óxidos de molibdênio (MoO3) por possuírem propriedades catalíticas, fotocrômicas e eletrocrômicas vêm sendo objetos de pesquisas para serem utilizados como catalisadores, sensores, janelas inteligentes e armazenamentos eletroquímicos. Esses óxidos apresentam três fases cristalinas fundamentais, ortorrômbica (α-MoO3), monoclínica (β-MoO3) e hexagonal (h-MoO3), e podem ser sintetizados por reações no estado sólido, sonoquímica, deposição química de vapor e síntese hidrotermal. Pesquisas com óxidos de molibdênio como catalisadores na síntese de biodiesel relatam que estes óxidos apresentam atividade catalítica quando associados a outros óxidos ou metais. Sendo assim, o presente trabalho propôs a síntese hidrotermal de óxido de molibdênio e posterior estudo da atividade catalítica heterogênea frente a reação de transesterificação e esterificação simultâneas de ácidos graxos e/ou óleos vegetais. Uma investigação da influência da temperatura de calcinação do oxido de molibdênio foi realizada e os resultados de Difração de Raios-X (DRX) corroborados com Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) sugerem que até 200 °C não ocorre diferença significativa na composição de fases, porém a 300 °C foi observado o perfil característico da estrutura hexagonal e a temperaturas superiores a 400 °C ocorre a mudança para estrutura ortorrômbica. Análises de área superficial utilizando o método Brunauer Emmett e Taller (BET) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) sugerem que o aumento da temperatura também ocasiona a aglomeração de partículas menores em cristais maiores de baixa área superficial. Em seguida os óxidos foram utilizados como catalisadores nas reações de transesterificação e esterificação simultânea de óleos vegetais acidificados. O material calcinado a 600 °C apresentou melhor efeito catalítico produzindo 93,0% ± 3 de ésteres metílicos e sendo capaz de ser utilizado em até oito ciclos sem perda significativa do rendimento. Aplicações posteriores foram realizadas para averiguar a eficiência do óxido em matérias-primas com diversos teores de acidez, onde rendimentos de ésteres metílicos superiores a 80% ± 0,5 foram obtidos. ABSTRACT: Molybdenum oxides (MoO3) have catalytic, photochromic and electrochromic properties and are being investigated to be used as catalysts, sensors, intelligent windows and electrochemical storage. These oxides present three fundamental crystalline phases, orthorhombic (α-MoO3), monoclinic (β-MoO3) and hexagonal (h-MoO3), and can be synthesized by solid state reactions, sonochemistry, chemical vapor deposition and hydrothermal synthesis. Researches with molybdenum oxides as catalysts in the biodiesel synthesis report that these oxides present catalytic activity when associated to other oxides or metals. Thus, the present work proposed the hydrothermal synthesis of molybdenum oxide and subsequent study of the heterogeneous catalytic activity against the reaction of simultaneous transesterification and esterification of fatty acids and / or vegetable oils. An investigation of the influence of molybdenum oxide calcination temperature was performed and X-ray Diffraction (XRD) results corroborated with Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) suggest that up to 200 ° C there is no significant difference in the composition of phases, but at 300 ° C the characteristic profile of the hexagonal structure was observed and at temperatures above 400 ° C the change to orthorhombic structure occurs. Surface area analyzes using the Brunauer Emmett and Taller (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM) methods suggest that the increase in temperature also leads to the agglomeration of smaller particles in larger crystals of low surface area. The oxides were then used as catalysts in the reactions of transesterification and simultaneous esterification of acidified vegetable oils. The material calcined at 600 ° C showed a better catalytic effect producing 93.0% ± 3 of methyl esters and being able to be used in up to eight cycles without significant loss of yield. Subsequent applications were carried out to ascertain the oxide efficiency in raw materials with different acidity levels, where yields of methyl esters higher than 80% ± 0.5 were obtained.