Síntese de óxidos mistos AMn2O4 (A=Co, Cu e Ni) preparados por autocombustão para controle de emissões de compostos orgânicos voláteis

Os compostos orgânicos voláteis (COVs) são substâncias que possuem elevada pressão de vapor ebaixa solubilidade em água e são reconhecidos por serem um dos maiores responsáveis pela poluição atmosférica,tanto por sua natureza tóxica quanto por serem os precursores do ozônio e do smog fotoquímico. Oobjetivo deste trabalho foi sintetizar óxidos mistos sob as mesmas condições de preparação e avaliar suaspropriedades e atividade, visando a obtenção de catalisadores eficientes do ponto de vista ambiental na oxidaçãodo tolueno, que constitui um dos COVs mais abundantes na atmosfera. Óxidos com estrutura de espinélioAMn2O4 (A=Co, Cu e Ni) foram preparados pelo método de autocombustão sob as mesmas condiçõesde síntese e suas propriedades físico químicas foram avaliadas por DRX, BET, FTIR e MEV. A relação entreas propriedades a as atividades dos espinélios na oxidação do tolueno foi avaliada e os catalisadores de Cu eCo foram os mais promissores, com conversões de 99 e 92%, respectivamente. Esta maior atividade foi atribuídaao possível efeito sinérgico entre o Mn3+ e as fases Co2+ e Cu2+ presentes nas estruturas dos óxidos.Não foi verificada relação direta entre os resultados obtidos para a atividade e área específica.Palavras-chave: Óxidos mistos de manganês; autocombustão; estrutura espinélio; tolueno; oxidaçãocatalítica

Síntese de óxidos mistos de manganês AMn2O4 (A = Co, Cu e Ni) pelo método de autocombustão para controle de emissões COVs

Os compostos orgânicos voláteis (COVs) incluem principalmente alcanos, álcoois e aromáticos. Esses compostos são substâncias constituídas principalmente por carbono e hidrogênio, possuem elevada pressão de vapor (acima de 10 Pa a 25°C), baixa solubilidade em água e são facilmente vaporizados. Dentre os efeitos nocivos ao meio ambiente, os COVs são precursores do ozônio troposférico e do smog fotoquímico. Além disso, esses compostos expõem os seres humanos a doenças como câncer e problemas no trato respiratório. Os COVs são emitidos por fontes naturais e por fontes antropogênicas, sendo esta última composta principalmente pelas emissões veiculares, indústrias químicas e petroquímicas. O tolueno é um composto orgânico volátil encontrado em indústrias e produtos de uso doméstico, sendo um dos seis principais COVs identificados em grandes centros urbanos do mundo. Diversos métodos são estudados para reduzir ou eliminar os compostos orgânicos voláteis da atmosfera, como adsorção, absorção, separação por membranas e oxidação catalítica. A oxidação catalítica ganhou importância devido às vantagens frente aos demais métodos, pois possui baixo custo de operação, menor produção de poluentes secundários, menores temperaturas de oxidação e resultados satisfatórios na eliminação dos COVs. Dentre os catalisadores empregados na oxidação catalítica, os óxidos metálicos são uma alternativa economicamente viável quando comparada aos óxidos de metais nobres. Os óxidos mistos de manganês obtiveram resultados satisfatórios na oxidação de diversos COVs, sendo produzidos através do método de autocombustão que possibilita elevada área superficial, partículas nanométricas e pureza elevada. Este trabalho teve como objetivo avaliar a atividades dos óxidos com estrutura de espinélio do tipo AMn2O4 (A=Co, Cu e Ni) preparados pelo método de autocombustão utilizando ureia como combustível. As propriedades físico-químicas dos catalisadores sintetizados foram avaliadas por DRX, BET, FTIR e MEV. Foi possível avaliar as atividades catalíticas e propriedades dos espinélios sintetizados, e os catalisadores atingiram 100% da conversão de tolueno em CO2 a 300°C. Esta atividade catalítica foi atribuída ao possível efeito sinérgico entre o Mn3+ e as fases Ni2+, Co2+ e Cu2+ presentes nas estruturas dos óxidosVolatile organic compounds (VOCs) are composed by carbon and hydrogen, and include alkanes, alcohols, and aromatics. These substances have high vapor pressures (above 10 Pa at 25°C), low solubility in water and are easily vaporized. VOCs are primary air pollutants, and its importance has grown due to the high toxicity to humans and the impacts to the environment. Among the harmful effects on the environment, VOCs are precursors of tropospheric ozone and photochemical smog. In addition, these compounds can cause human diseases such as cancer and respiratory problems. Volatile organic compounds are emitted by natural and anthropogenic sources, which are mainly composed by vehicle emissions, chemical and petrochemical industries. Toluene, a volatile organic compound found in industries and household products, is one of the six main VOCs found in world’s major urban centers. Several methods are studied to reduce and eliminate volatile organic compounds from the atmosphere, such as adsorption, absorption, membrane separation and catalytic oxidation. Catalytic oxidation has gained importance due to its advantages, as it has low operating cost, lower production of secondary pollutants, lower oxidation temperatures and satisfactory results in the elimination of VOCs. Among the catalysts used in catalytic oxidation, metal oxides are an economically viable alternative when compared to noble metal oxides. The mixed manganese oxides produced through the self-combustion method have reached good results in the oxidation of several VOCs, due to its high surface area, nanometric particles and high purity. Therefore, the objective of this study is to evaluate the catalytic activity of AMn2O4 (A=Co, Cu and Ni) prepared by the self-combustion method using urea as fuel. The physical-chemical properties of the synthesized catalysts were evaluated by DRX, BET, FTIR and SEM. It was possible to evaluate the catalytic activities and properties of the synthesized spinels, and the catalysts achieved 100% of the conversion of toluene to CO2 at 300 ° C. This catalytic activity was attributed to the possible synergistic effect between Mn3+ and the Ni2+, Co2+, Cu2+ phases present in the oxide structure