SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ATIVIDADE CATALÍTICA DE NANOPARTÍCULAS BIMETÁLICAS DE OURO E PLATINA SUPORTADAS EM CARBONATO DE ESTRÔNCIO (AuPt/SrCO3) APLICADAS A REAÇÕES DE OXIDAÇÃO SELETIVA DE ÁLCOOL BENZÍLICO.

Abstract

RESUMO A obtenção de aldeídos pela oxidação de álcoois com oxidantes mais verdes, utilizando catalisadores, é um assunto de grande interesse nos dias de hoje. No presente trabalho, foi proposta a síntese de diferentes catalisadores bimetálicos de Ouro (Au) e Platina (Pt) suportados em Carbonato de Estrôncio (SrCO3), visando a melhor performance na reação de oxidação do Álcool Benzílico. Os catalisadores bimetálicos foram preparados pelo método de sol-imobilização com diferentes razões atômicas Au:Pt e foram suportados em Carbonato de Estrôncio comercial (AuxPty/SrCO3), sem qualquer tipo de tratamento prévio. A performance catalítica dos catalisadores sintetizados na reação de oxidação do Álcool Benzílico foi comparada com a performance dos catalisadores monometálicos de Au e Pt visando obter a melhor composição do material. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foi utilizada para identificar algum efeito energético da associação entre Au e Pt, e se percebeu que a inserção de átomos de Pt em um Cluster de Au, proporciona uma redução no Egap do sistema. Foi observado que a razão atômica Au:Pt apresenta um efeito notável na performance do sistema. Notou-se que os sistemas ricos em Pt, apresentavam uma maior seletividade pro Benzaldeído, entretanto, uma menor atividade. Portanto, um equilíbrio relacionando seletividade e atividade do sistema foi obtido, considerando o rendimento da reação. O catalisador Au14Pt2/SrCO3 foi o que teve o melhor rendimento global dentre os catalisadores testados. O catalisador escolhido foi caracterizado por técnicas de GC, XRD, XPS, STEM-EDS, FAAS, BET/BJH. A associação dos dados experimentais juntamente com as análises realizadas permitiu a proposição de um mecanismo de atuação do catalisador na reação proposta. O catalisador Au14Pt2/SrCO3 se mostrou bastante eficiente em reações ocorrendo a 100 ºC e pressão de O2 de 3 bar, sendo estas consideradas as condições ótimas de reação. O catalisador foi submetido a testes de estabilidade nessas condições e apresentou um comportamento satisfatório, mantendo-se a atividade e seletividade ao Benzaldeído após 5 usos, sem demonstrar lixiviamento, sugerindo que o catalisador possa ser utilizado mais vezes.ABSTRACT The obtainment of aldehydes by the oxidation of alcohols with greener oxidants using catalysts is a subject of great interest nowadays. In this work, it was proposed the synthesis of different bimetallic catalysts of Gold (Au) and Platinum (Pt) supported on Strontium Carbonate (SrCO3) aiming the best performance on the oxidation reaction of Benzyl Alcohol. The bimetallic catalysts were prepared by a solimmobilization method with different Au:Pt atomic ratios, and supported on commercial Strontium Carbonate (AuxPty/SrCO3) without any previous treatment. The catalytic performance on the oxidation reaction of benzyl alcohol of the synthesized catalysts was compared to the monometallic catalysts of Au and Pt aiming to achieve the best composition of the material. The Density Functional Theory was used for identifying some energetic effect on the association between Au and Pt, and it was noticed that the insertion of Pt atoms on the Au cluster provides a reduction of the system Egap. It was found that the Au:Pt atomic ratio presents a remarkable effect on the system performance. It was noticed that Pt-rich systems presented higher selectivity to Benzaldehyde; however, a lower activity. Therefore, equilibrium related to selectivity and activity of the system was obtained considering the yield of the reaction. The catalyst Au14Pt2/SrCO3 was the one which obtained the best global yield between the catalysts tested. The chosen catalyst was characterized by GC, XRD, XPS, STEM-EDS, FAAS, BET/BJH technics. The association of experimental data with the performed analysis allowed the proposition of an actuation mechanism of the catalyst on the proposed reaction. The catalyst Au14Pt2/SrCO3 showed to be very efficient in reactions occurring at 100 ºC and 3 bar of pressure of O2, being these considered the optimum conditions to this reaction. The catalyst was submitted to stability tests in the chosen conditions, and presented a satisfactory behavior, maintaining the activity, and selectivity to Benzaldehyde up to 5 runs, without showing metal leaching, suggesting that the catalyst can run more reactions.