Síntese e caracterização de zeólita beta hierarquizada e materiais híbridos micro-mesoporosos aplicados no craqueamento de PEAD

A catalyst of great interest to the scientific community tries to unite the structure of ordered pore diameter from mesoporous materials with the properties of stability and acid activity to microporous zeolites. Thus a large number of materials was developed in the past decades, which although being reported as zeolites intrinsically they fail to comply with some relevant characteristics to zeolites, and recently were named zeolitic materials of high accessibility. Among the various synthesis strategies employed, the present research approaches the synthesis methods of crystallization of silanized protozeolitic units and the method of protozeolitic units molded around surfactant micelles, in order for get materials defined as hierarchical zeolites and micro-mesoporous hybrid materials, respectively. As goal BEA/MCM-41 hybrid catalysts with bimodal pore structure formed by nuclei of zeolite Beta and cationic surfactant cetyltrimethylammonium were developed. As also was successfully synthesized the hierarchical Beta zeolite having a secondary porosity, in addition to the typical and uniform zeolite micropores. Both catalysts were applied in reactions of catalytic cracking of high density polyethylene (HDPE), to evaluate its properties in catalytic activity, aiming at the recycling of waste plastics to obtain high value-added raw materials and fuels. The BEA/MCM-41 hybrid materials with 0 days of pre-crystallization did not show enough properties for use in catalytic cracking reactions, but they showed superior catalytic properties compared to those ordered mesoporous materials of Al-MCM-41 type. The structure of Beta zeolite with hierarchical porosity leads the accessibility of HDPE bulky molecules to active centers, due to high external area. And provides higher conversion to hydrocarbons in the gasoline range, especially olefins which have great interest in the petrochemical industry

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Um catalisador de grande interesse na comunidade científica tenta unir a estrutura de diâmetro de poros ordenados dos materiais mesoporosos e as propriedades de estabilidade e atividade ácida similares às zeólitas microporosas. Assim um grande número de materiais foi desenvolvido nas décadas passadas, onde embora sendo intrinsecamente relatadas como zeólitas deixam de cumprir com algumas características pertinentes às zeólitas, e recentemente foram nomeados de materiais zeolíticos de elevada acessibilidade. Dentre as diversas estratégias de síntese empregadas, o presente trabalho de pesquisa abordou os métodos de síntese da cristalização de unidades protozeolíticas silanizadas e o método de unidades protozeolíticas moldadas ao redor de micelas de surfactantes, para obter materiais definidos como zeólitas hierarquizadas e materiais híbridos micro-mesoporoso, respectivamente. Como meta foram desenvolvidos catalisadores híbridos BEA/MCM-41 com estrutura porosa bimodal formada por núcleos da zeólita Beta e surfactante catiônico cetiltrimetilamônio. Como também, sintetizados com sucesso a zeólita Beta hierarquizada que possui uma porosidade secundária, em adição aos típicos e uniformes microporos zeolíticos. Ambos os catalisadores foram aplicados em reações de craqueamento catalítico de polietileno de alta densidade, para avaliação de suas propriedades na atividade catalítica, visando a reciclagem de plásticos residuais para obtenção de matérias-primas de elevado valor agregado e combustíveis. Os materiais híbridos BEA/MCM-41 com 0 dias de pré-cristalização não demonstraram propriedades suficientes para aplicação em reações de craqueamento catalítico, porém evidenciaram propriedades catalíticas superiores comparados aos materiais mesoporosos ordenados do tipo Al-MCM-41. A estrutura da zeólita Beta de porosidade hierarquizada favorece a acessibilidade das moléculas volumosas do PEAD aos centros ativos, devido à elevada área externa. E proporciona maior conversão a hidrocarbonetos na faixa da gasolina, principalmente olefinas que possuem grande interesse na indústria petroquímica