DESENVOLVIMENTO DE NANOPARTÍCULAS OURO-PALÁDIO SUPORTADAS EM COFE2O4 ENRIQUECIDAS COM MAGNÉSIO: potenciais catalisadores para oxidação do álcool benzílico

Abstract

RESUMO: Nanopartículas de ouro e paládio foram imobilizadas em ferrita de cobalto enriquecidas com magnésio e posteriormente testadas como catalisadores na reação de oxidação do álcool benzílico. Os catalisadores Au/MgO/CoFe2O4, Pd/MgO/CoFe2O4 e AuPd/MgO/CoFe2O4 foram sintetizados a partir da metodologia de impregnação e redução com NaBH4, e posteriormente caracterizados através das técnicas de VSM, DRX, MET, FAAS e XPS. Os testes catalíticos iniciais foram realizados sem aditivos. Em seguida, experimentos oxidativos com adição de co-catalisador básico foram avaliados. A partir dos resultados de VSM e DRX foi possível explorar a interferência do enriquecimento da CoFe2O4 com magnésio nas propriedades magnéticas e composição química dos materiais. As imagens de microscopia mostram que as nanopartículas possuem tamanho médio menor que 6 nm e o teor de aproximadamente 2% do metal na superfície do suporte foi confirmado após análise de FAAS. A técnica de XPS auxiliou na determinação do estado de oxidação das nanopartículas de ouro e paládio, e no sistema AuPd foi possível deduzir a formação da liga metálica através dos deslocamentos dos valores de energia de ligação. Os experimentos oxidativos iniciais revelaram que os catalisadores exibiram diferentes atividades, sendo obtidas conversões de 42%, 47,9% e 53,6% para os materiais Au/MgO/CoFe2O4, Pd/MgO/CoFe2O4 e AuPd/MgO/CoFe2O4, respectivamente. A utilização de K2CO3 foi testada e a atividade do catalisador monometálico de ouro melhorou significativamente, porém o mesmo efeito não foi notado para Pd/MgO/CoFe2O4 e quando empregado AuPd/MgO/CoFe2O4 apenas um leve acréscimo na atividade inicial do catalisador foi observado. Os testes de reuso foram realizados e apresentaram pequenos decréscimos de conversão (<10%) após o 5° ciclo reacional. Assim, tivemos que os catalisadores sintetizados nesse trabalho apresentam potencialidade para utilização em sistemas oxidativos de álcoois em ambientes livres de solventes. ABSTRACT: Palladium and gold nanoparticles were immobilized on magnesium-enriched cobalt ferrite and subsequently tested as catalysts in the oxidation reaction of benzyl alcohol. The Au/MgO/CoFe2O4, Pd/MgO/CoFe2O4 and AuPd/MgO/CoFe2O4 catalysts were synthesized by impregnation and reduction NaBH4 methodology, and then characterized by VSM, XRD, TEM, FAAS and XPS techniques. Initial catalytic tests were performed without additives. Then oxidative experiments with addition of basic cocatalyst were evaluated. From the results of VSM and XRD it was possible to explore the interference of magnesium in CoFe2O4 enrichment on the magnetic properties and chemical composition of the materials. Microscopy images show that nanoparticles have an average size of less than 6 nm and the approximately 2% content of the metal on the support surface was confirmed after FAAS analysis. The XPS technique helped to determine the oxidation state of gold and palladium nanoparticles, and in the AuPd system it was possible to deduce the formation of the alloy through the displacements of the bonding energy values. Initial oxidative experiments revealed that the catalysts exhibited different activities, with 42%, 47.9% and 53.6% conversions for Au/MgO/CoFe2O4, Pd/MgO/CoFe2O4 and AuPd/MgO/CoFe2O4 materials, respectively. K2CO3 utilization was tested and gold monometallic catalyst activity significantly improved, but the same effect was not observed for Pd/MgO/CoFe2O4 and when employed AuPd/MgO/CoFe2O4 only a slight increase in the initial catalyst activity was observed. Reuse tests were performed and showed small conversion decreases (<10%) after the 5th reaction cycle. Thus, the catalysts synthesized in this work have the potential for use in oxidative systems of alcohols in solvent free environments.