Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise QuímicaThe oxidation reactions play a very important role in the field of Green
Chemistry for a sustainable environment. In general, these reactions occur in gas
or liquid phase using heterogeneous catalysts. In this context, the work presented
in this thesis had the main objective the development of the heterogeneous
catalysts for green chemistry applications.
The heterogeneous catalysts with copper and palladium, prepared by ion
exchange method using Y (FAU) and ZSM5 (MFI) zeolite structures, were applied
to removing selectively some pollutants from gas or liquid feed solutions. For both
zeolite structures, two mono and two bimetallic catalysts were prepared. These
heterogeneous catalysts were characterized by different analytical techniques such
as: scanning electron microscopy coupled with EDX (SEM-EDX), microcalorimetry,
nitrogen adsorption isotherms (BET areas), pHPCZ determination and reduced
programmed temperature (TPR). The characterization results of the catalysts
showed that the inclusion of metal ions by ion exchange method did not modify the
integrity of the zeolite structures.
On gas phase, the reactions studied were CO oxidation, PROX and H2
oxidations. For these reactions, only the heterogeneous catalysts prepared with HY
zeolite were studied. The simulation of water reserve pollutants removal was done
using ozonisation method. Here, the heterogeneous catalysts prepared with
HZSM5 zeolite were evaluated in the salicylic acid (SA) ozonisation. As oxalic acid
is an intermediary of the SA degradation, also the oxalic acid ozonisation was
studied. The catalytic behaviour was followed by gas chromatograph (CG), to gas
phase reactions, and HPLC, to liquid phase reactions. The catalytic results show
that the pair CuPd was the best combination for the reactions studied. In gas phase,
CuPd-Y show the best catalytic results. In liquid phase, CuPd-ZSM5 was the best
catalyst for SA degradation and, however for oxalic acid degradation was PdCu-
ZSM5.As reações de oxidação desempenham um papel muito importante na química
verde para obter um ambiente sustentável. Geralmente, estas reações ocorrem no
estado gasoso ou no estado líquido usando catalisadores heterogéneos. Neste
contexto, o trabalho apresentado nesta dissertação tem como principal objetivo o
desenvolvimento de catalisadores heterogéneos para aplicações em química verde.
Os catalisadores heterogéneos com cobre e paládio preparados pelo método de
permuta iónica, usando os zeólitos Y (FAU) e ZSM5 (MFI), foram aplicados para
remoção seletiva de poluentes em soluções gasosas e líquidas. Estes catalisadores
heterogéneos foram caracterizados por diferentes técnicas analíticas tais como:
microscopia eletrónica de varrimento acoplada a EDX (SEM/EDX),
microcalorimetria, isotérmicas de adsorção de nitrogénio (áreas BET),
determinação do pHPCZ e redução a temperatura programada (TPR). Os resultados
de caracterização dos catalisadores mostraram que a inclusão dos iões metálicos
pelo método de permuta iónica não modificou a integridade da estrutura dos
zeólitos.
Na fase gasosa, as reações estudadas foram oxidação de CO, PROX e oxidação de
H2. Para estas reações só os catalisadores heterogéneos preparados com o zeólito Y
é que foram estudados. A simulação de remoção de poluentes de águas foi efetuada
usando a ozonização. Neste caso, os catalisadores preparados com o zeólito ZSM5
foram avaliados na ozonização do ácido salicílico (SA). Como o ácido oxálico é um
intermediário na degradação do SA, também foi alvo de estudo. O comportamento
catalítico foi seguido por cromatografia gás (GC), para as reações em fase gasosa, e
por cromatografia líquida (HPLC), para as reações em fase líquida. Os resultados
catalíticos mostraram que o par CuPd foi a melhor combinação para as reações
estudadas. Em fase gasosa, CuPd-Y apresentou os melhores resultados catalíticos.
Em fase líquida, o CuPd-ZSM5 foi o melhor catalisador para a degradação do SA, no
entanto no caso do ácido oxálico o resultado para o PdCu-ZSM5 foi superior