SÍNTESE E CARATERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE OURO SUPORTADAS: alta dispersão e oxidação de álcool benzílico como reação modelo

Abstract

RESUMO: No presente trabalho, sintetizou-se nanopartículas (NPs) de ouro (Au), livres de estabilizantes, suportadas em TiO2, SiO2 e Al2O3, que exibiram tamanhos uniformes e altas dispersões sobre os suportes. Os catalisadores foram preparados pelo método de precipitação-deposição com ureia como agente precipitante e calor como agente redutor. A oxidação de álcool benzílico foi escolhida como reação modelo, usando de 0,08 - 0,05 mol% de Au, K2CO3 como base e oxigênio como oxidante. Obteve-se bons desempenhos catalíticos, apresentando altas taxas de conversão e majoritariamente seletivas para ácido benzóico. Especificamente, procuraram-se altas atividades catalíticas e seletividade, assim como interações metal-suporte expressivas, que permitissem observar variações no desempenho dos catalisadores ocasionadas pelos óxidos utilizados como suportes. Verificou-se que a conversão do substrato está associada à natureza do suporte empregado, já que as NPs de Au apresentaram tamanhos semelhantes em todos os catalisadores, assim 5,56 ± 2,08 para Au/SiO2, 4,70 ± 1,39 nm para Au/Al2O3 e 4,94 ± 1,37 nm para Au/TiO2. A quantidade sub-estequiométrica de base (0,22 mmol) utilizada foi bem baixa, porém suficiente para abstrair o hidrogênio do substrato e garantir a ativação do mesmo. As análises dos perfis dos catalisadores ao longo do tempo permitem um estudo sobre os seus respectivos desempenhos e comportamento ciclos de reciclagem. O método apresentado mostrou-se fácil e reprodutível quando foi aplicado para a síntese de NPs de Au dispersas e suportadas em óxidos (TiO2, SiO2 e Al2O3), demonstrando altos desempenhos. ABSTRACT: We reported the organic template-free synthesis of gold (Au) nanoparticles (NPs) supported on TiO2, SiO2, and Al2O3 displaying uniform Au sizes and high dispersions over the supports. The Au-based catalysts were prepared by a deposition-precipitation method using urea as the precipitating agent. In the next step, the solvent-free oxidation of benzyl alcohol was investigated as model reaction using only 0.08 – 0.05 mol% of Au loadings and oxygen as the oxidant. Very high catalytic performances could be achieved. Specifically, we investigated their catalytic activities, selectivity, and stabilities as well as the role of metal-support interactions over the performances. The conversion of the substrate was found to be associated to the nature of the employed support as the Au NPs presented similar sizes in all materials, thus 5.56 ± 2.08 for Au / SiO2, 4.70 ± 1.39 nm for Au / Al2O3 and 4.94 ± 1.37 nm for Au/TiO2. A sub-stoichiometric amount of base (0.22 mmol) was sufficient for the catalyst activation and the observation of the catalysts profile over the time enable insights on their recyclability performances. We believe this reported method represents a facile approach for the synthesis of uniform Au supported catalysts displaying high performances.