Relationship between the molybdenum phases and the conversion of n-butane over Mo/HZSM-5

The conversion of n-C4H10 was undertaken on MoO3/HZSM-5 catalyst at 773-973K and the phases of molybdenum species were detected by XRD. The XRD results show that bulk MoO3 on HZSM-5 can be readily reduced by n-C4H10 to MoO2 at 773 K and MoO2 can be gradually carburized to molybdenum carbide above 813 K. The molybdenum carbide formed from the carburization of MoO2 with n-C4H10 below 893 K is alpha-MoC1-x with fcc-structure, while hcp-molybdenum carbide formed above 933 K. During the evolution of MoO3 to MoO2 (>773 K) or the carburization of MoO2 to molybdenum carbide (>813 K), deep oxidation, cracking and coke deposition are serious, in particular at higher reaction temperatures, these lead to the poor selectivity to aromatics. Aromatization of n-C4H10 can proceed catalytically on both Mo2C/HZSM-5 and MoO2/HZSM-5, the distribution of the products for the two catalysts is similar below 813 K, but the, activity for Mo2C/HZSM-5 is much higher than that for MoO2/HZSM-5. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Argilas aniónicas multifuncionais

O presente trabalho aborda a imobilização de vários complexos do tipo dioxomolibdénio(VI), dioxotungsténio(VI) e de cobre(II) em suportes do tipo hidróxidos duplos lamelares (LDHs). Numa primeira parte descrevem-se os suportes LDHs e a síntese e caracterização em solução e estado sólido de complexos catecolato cis-MoO2 e cis-WO2. Investigou-se depois a química de intercalação deste tipo de complexos, nomeadamente a influência dos LDHs percursores, temperatura de intercalação, excesso de anião e mudança de metal no complexo intercalado (M=Mo, W). De seguida foi estudada a imobilização de oxocomplexos de molibdénio(VI) num LDH com pilares de bipiridina dicarboxilato e procedeu-se à avaliação da sua aplicabilidade em reacções catalíticas de oxidação de álcoois e olefinas. Com o objectivo de desenvolver as aplicações dos LDHs com pilares foi estudada a imobilização de um complexo de cobre(II) neste material e avaliada a sua aplicação como catalizador na oxidação de substratos orgânicos.

Novos sistemas catalíticos baseados em óxidos de metais de transição

A presente dissertação descreve a síntese de novos sistemas catalíticos: (a) os complexos MoO2Cl2(pypzH), [MoO2Cl2(pypzH)]·pyHpzHCl, Mo2O4(μ2- O)Cl2(pypzH)2, MoO(O2)2Cl(pyHpzH), MoO2(OSiPh3)2(pypzH) (pypzH = 2-[3(5)- pirazolil]piridina), (η6-C6H5CH3)Mo(CO)3, (b) os materiais híbridos orgânicosinorgânicos PMO-ph suportados com as unidades Mo(CO)3 e Cr(CO)3, (c) e os complexos de inclusão CpMo(CO)3Cl@β-CD e CpMo(CO)3Cl@TRIMEB. Os novos sistemas catalíticos foram caracterizados utilizando os métodos de caracterização usuais (AE, FT-IR, Raman, NMR 1H) assim como os métodos de caracterização de estado sólido (XRD de pós, de cristal único, 13C e 29Si NMR CP MAS) e pela técnica microscópica de alta resolução (TEM). Os compostos com propriedades catalíticas e pré-catalíticas promissoras foram investigados nas reacções catalíticas de epoxidação de várias olefinas, nomeadamente o cis-cicloocteno.

Catalisadores ou precursores de espécies activas à base de molibdénio

Atendendo à produção de epóxidos em larga escala e à sua importância como intermediários versáteis, muita atenção tem sido dada à epoxidação de olefinas. Destaca-se a implementação do processo industrial de epoxidação de propileno em fase líquida com tBHP, usando complexos de molibdénio como catalisadores homogéneos (Halcon-ARCO). Neste trabalho foram investigados novos complexos à base de molibdénio como catalisadores (ou precursores) para epoxidação de olefinas em fase líquida. Foi objecto de estudo a identificação das espécies activas e a estabilidade dos catalisadores através da sua separação no final das reacções catalíticas, caracterização e reutilização. Escolheu-se como reacção modelo a epoxidação do ciscicloocteno com tBHP (em decano, tBHPdec), a 55 ºC. Estendeu-se o estudo dos desempenhos catalíticos a diferentes substratos, oxidantes, solventes e métodos de aquecimento. A maior actividade catalítica foi observada para os complexos [MoO2Cl2L2] (L=ligando dialquilamida), mais estáveis e fáceis de manusear que [MoO2Cl2] e complexos análogos com L {THF, MeCN} (Cap. 2). A partir destes complexos podem-se formar in situ espécies activas intermediárias do tipo [(MoO2ClL2)2(μ-O)]. O complexo [MoO2(Lzol)], Lzol= ligando oxazolina quiral (Cap. 3), é um catalisador estável e versátil, activo para a epoxidação de diversas olefinas (selectividades elevadas para epóxidos, mas enantioselectividades baixas), desidrogenação oxidativa de álcoois e sulfoxidação de sulfuretos. O catalisador foi também reciclado eficientemente, usando um líquido iónico (LI). O complexo iónico [MoO2Cl{HC(3,5-Me2pz)3}]BF4 (Cap.4) converteu-se nos complexos activos [{MoO2(HC(3,5-Me2pz)3)}2(μ-O)](BF4)2, [Mo2O3(O2)2(μ-O){HC(3,5-Me2pz)3}] e [MoO3{HC(3,5-Me2pz)3}]; quando dissolvido num LI, o catalisador foi reciclado com sucesso. A presença de água e o meio oxidante influenciaram a formação destas espécies. Os complexos [CpMo(CO)3Me] (Cap.5) e [CpMo(CO)2(η3- C3H5)] (Cap.6) originaram espécies activas similares (baseado nos testes catalíticos e nos espectros FT-IR ATR dos sólidos recuperados). Para [Cp'Mo(CO)2(η3-C3H5)], a influência do Cp' na actividade catalítica sugeriu a formação de espécies activas com este ligando. A partir dos complexos [Mo(CO)4L] formaram-se in situ catalisadores estáveis, que podem ser heterogéneos: para L=2-[3(5)-pirazolil]piridina formou-se [Mo4O12L4]; para L=[3- (2-piridil)-1-pirazolil]acetato de etilo formou-se [Mo8O24L4] (Cap.7). O uso de microondas (MO) como método de aquecimento em vez de um banho de óleo (BO) resultou no aumento da velocidade da reacção catalítica, devido ao aquecimento mais rápido da mistura reaccional (Caps. 5 e 7). A utilização da solução aquosa de tBHP em vez de tBHPdec era preferível, porque excluía o decano do sistema reaccional e mantinham-se elevados os rendimentos em epóxido (Caps. 2 e 6); optimizou-se o desempenho catalítico removendo a água das misturas reaccionais (Caps. 4 e 7). O melhor resultado para a epoxidação de limoneno foi observado para [CpMoCO3Me]: 88% de rendimento em epóxido (2 h, 55 ºC, método de aquecimento MO).

Design de compostos oxometálicos e estudo das suas propriedades catalíticas em reações de oxidação

A presente dissertação tem como objetivo principal contribuir para um maior conhecimento e compreensão das propriedades catalíticas de sistemas baseados em metais de transição com estado de oxidação elevado. O trabalho desenvolvido englobou a síntese e a caracterização de novos compostos de molibdénio, tendo como ponto de partida a síntese de cis-dioxocomplexos do tipo MoO2Cl2Ln (n = 1 ou 2, conforme ligandos bidentados ou monodentados, respetivamente) a partir dos precursores MoO2Cl2, MoO3 e Na2MoO4 com ligandos como dimetilformamida (DMF), tris(benzimidazolil)metano (HC(bim)3). Os compostos MoO2Cl2(DMF)2 (Capítulo2) e [MoO2Cl(HC(bim)3]Y (Y = Cl, BF4 e PF6) (Capítulo 3) foram testados como precursores catalíticos na epoxidação de olefinas, em fase heterogénea. O primeiro foi imobilizado no suporte MCM-41 enquanto os últimos foram heterogeneizados com recurso a líquidos iónicos - [BMIM]Y e [BMPy]Y (BIM = 1-n-butil-3-metilimidazólio, BMPy = 1-n-butil-3-metilpiridina; Y = BF4 ou PF6), como estratégia alternativa à heterogeneização dos catalisadores homogéneos. Por outro lado, aprofundou-se também a epoxidação de olefinas em fase homogénea e, para isso, sintetizaram-se os compostos Mo(CO)3(HC(pz)3) (HC(pz)3 = tris(1-pirazoli)metano), Mo(CO)3(HC(3,5-Me2pz)3 (HC(3,5-Me2pz)3 = tris(3,5-dimetil-1-pirazolil)metano) (Capítulo 4) e Mo(CO)4(BPM) (BPM = bis(pirazolil)metano) (Capítulo 5) a partir do material de partida Mo(CO)6. A descarbonilação oxidativa destes compostos, com TBHP, originaram estruturas cristalinas do tipo dioxo--oxo, [{MoO2(HC(pz)3)}2(2-O)][Mo6O19] e [{MoO2(HC(3,5-Me2pz)3)}2(2-O)][Mo6O19], e oxodiperoxo, MoO(O2)2(BPM), respetivamente. Obtiveram-se os mesmos produtos in situ durante as respetivas reações catalíticas. Todos os compostos foram utilizados como catalisadores ou pré-catalisadores na epoxidação de olefinas, com bons resultados. Por fim e, tendo em conta o crescente interesse em materiais híbridos orgânicos-inorgânicos baseados em óxidos de molibdénio, sintetizou-se o composto MoO2Cl2(pypzEA) (pypzEA = etil[(3-piridin-2-il)-1H-pirazol-1-il]acetato) o qual, ao reagir com água, originou o material híbrido [Mo2O6(HpypzA)] (HpypzA = [3-(piridin-2-il)-1H-pirazol-1-il]acetato) (Capítulo 6). A estrutura deste último composto foi resolvida por difração de monocristal e de raio-X de pós, em conjunto com a informação proveniente de técnicas como FT-IR, RMN 13C CP/MAS e análise elementar. Este material híbrido apresenta um bom desempenho catalítico quando o TBHP é usado como oxidante e continua estável e a comportar-se como um catalisador heterogéneo mesmo após sofrer testes de reciclagem e de filtração. Ainda durante este estudo constatou-se que a reação oxidativa do material de partida, MoO2Cl2(pypzEA), com TBHP, originou o oxo(diperoxo)complexo MoO(O2)2(pypzEA) e o complexo octamérico [Mo8O24(pypzEA)4] obtido previamente pela descarbonilação oxidativa do Mo(CO)4(pypzEA). Todos os catalisadores ou precursores de espécies ativas foram analisados por técnicas de caracterização comuns (AE, FT-IR, Raman, ATR, 1H RMN) bem como por técnicas de caracterização do estado sólido (EXAFS, DRX de pós e de cristal único, 13C e 29Si RMN CP MAS). Os compostos com propriedades catalíticas e pré-catalíticas promissoras foram estudados nas reações catalíticas de epoxidação de diversas olefinas, nomeadamente, cis-cicloocteno, 1-octeno, trans-2-octeno, -pineno, (R)-(+)-limoneno, estireno, norborneno, entre outras.

Chemical, electrochemical and structural studies of some cis-dioxomolybdenum(VI) complexes of two tridentate ONS chelating ligands

Several cis-dioxomolybdenum complexes of two tridentate ONS chelating ligands H2L1 and H2L2 ( obtained by condensation of S-benzyl and S-methyl dithiocarbazates with 2-hydroxyacetophenone) have been prepared and characterized. Complexes 1 and 2 are found to be of the form MoO2 (CH3OH)L-1.CH3OH and MoO2L, respectively, (where L2-=dianion of H2L1 and H2L2). The sixth coordination site of the complexes acts as a binding site for various neutral monodentate Lewis bases, B, forming complexes 3 - 10 of the type MoO2LB (where B=gamma-picoline, imidazole, thiophene, THF). The complexes were characterized by elemental analyses, various spectroscopic techniques, ( UV-Vis, IR and H-1 NMR), measurement of magnetic susceptibility at room temperature, molar conductivity in solution and by cyclic voltammetry. Two of the complexes MoO2(CH3OH)L-1.CH3OH (1) and MoO2L1(imz) (5) were structurally characterized by single crystal X-ray diffraction. Oxo abstruction reactions of 1 and 5 led to formation of oxomolybdenum(IV) complex of the MoOL type.

Synthesis and characterization of solid molybdenum(VI) complexes with glycolic, mandelic and tartaric acids. Photochemistry behaviour of the glycolate molybdenum complex

The complexes (NH4)(2)[ MoO2( C2H2O3)(2)]center dot H2O, (NH4)(2)[MoO2(C8H6O3)(2)] and (NH4)(2) [MoO3(C4H4O6)]center dot H2O were prepared by reaction of MoO3 with glycolic, mandelic and tartaric acids, respectively. The complexes were characterized by elemental and thermal analysis, IR spectroscopy and X- ray diffraction. Crystals of the glycolate and tartarate complexes are orthorhombic and the mandelate complex is monoclinic. Elemental and thermal analysis data showed that the glycolate and tartarate complexes are monohydrated. Hydration water is not present in the structure of the mandelate complex. IR spectra showed COO- is involved in coordination as well as the oxygen atom of the deprotonated hydroxyl group of the alpha-carbon. The glycolate molybdenum complexes with general formula M-2[MoO2(C2H2O3)(2)]center dot nH(2)O, where M is an alkali metal and n=1 or 1/2, were also prepared and characterized. Aqueous solutions of the glycolate complex become blue and mandelate and tartarate complexes change to yellow or brown when exposed to UV- radiation.

Developments in hot-filament metal oxide deposition (HFMOD)

Hot-filament metal oxide deposition (HFMOD) is a variant of conventional hot-filament chemical vapor deposition (HFCVD) recently developed in our laboratory and successfully used to obtain high-quality, uniform films of MOx WOx and VOx. The method employs the controlled oxidation of a filament of a transition metal heated to 1000 degrees C or more in a rarefied oxygen atmosphere (typically, of about 1 Pa). Metal oxide vapor formed on the surface of the filament is transported a few centimetres to deposit on a suitable substrate. Key system parameters include the choice of filament material and diameter, the applied current and the partial pressures of oxygen in the chamber. Relatively high film deposition rates, such as 31 nm min(-1) for MoOx, are obtained. The film stoichiometry depends on the exact deposition conditions. MoOx films, for example, present a mixture of MoO2 and MoO3 phases, as revealed by XPS. As determined by Li+ intercalation using an electrochemical cell, these films also show a colouration efficiency of 19.5 cm(2) C-1 at a wavelength of 700 nm. MOx and WOx films are promising in applications involving electrochromism and characteristics of their colouring/bleaching cycles are presented. The chemical composition and structure of VOx films examined using IRRAS (infrared reflection-absorption spectroscopy), RBS (Rutherford backscattering spectrometry) and XPS (X-ray photoelectron spectrometry) are also presented. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

A joint computational and experimental study of a novel dioxomolybdenum(VI) complex bearing chiral N,N-dimethyllactamide ligand

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese, estrutura e propriedades de complexos de molibdênio, prata e chumbo com ácido 'alfa'-hidroxicarboxílicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

First-Principles Study of Pressure-Induced Phase Transitions and Electronic Properties of Ag2MoO4

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Superconductivity and magnetism in the KxMoO2-delta

Coexistence between superconductivity and magnetism is reported for the KxMoO2-delta samples. Photoemission experiments show that the presence of Mo3+ ions is responsible for the weak ferromagnetic ordering observed in the KxMoO2-delta samples. Magnetic ordering temperature and superconducting critical temperature (T-C) ratio range from 7 to 18 in this compound. These are the highest ratios reported so far for a magnetic superconductor. T-C decreases with increasing potassium composition (x). For the first time, T-C near 10 K is reported in the K-Mo-O system. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4757003]

Syntheses and characterization of monomeric Mo(VI) complexes with bidentate phosphine oxide ligands and dimeric and tetrameric Mo(V) clusters with benzoic acid and phosphinic acid derivatives, containing MoO2, Mo2O2(μ-O)2 and Mo4O4(μ3-O)4

Mo(VI) oxo complexes have been persistently sought after as epoxidation catalysts. Further, Mo(V) oxo clusters of the form M4(µ3-X)4 (M = transition metal, X = O, S) have been rigorously studied due to their remarkable structures and also their usefulness as models for electronic studies. The syntheses and characterizations of new Mo(VI) and Mo(V) oxo complexes have been described in this dissertation. Two new complexes MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH and MoO2Cl2Ph2P(O)C6H4tBuS(O) were synthesized from reactions of “MoO2Cl2” with ligands Ph2P(O)CH2COOH and Ph2P(O)C6H4tBuS(O). Tetrameric packing arrangements comprised of hydrogen bonds were obtained for the complex MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH and the ligand Ph2P(O)CH2COOH. Further the stability of an Mo-O bond was preferred over the Mo-S bond even though this resulted in the formation of a more strained seven membered ring. Tetranuclear Mo(V) complexes of the form [Mo4(µ3-O)4(µ-O2PR2)4O4], (PR2 = PPh2, PMe2) were synthesized using reactions of MoO2(acac)2 with diphenyl and dimethyl phosphinic acids, in ethanol. In the crystal structure of these complexes four Mo=O units are interconnected by four triply bridging oxygen atoms and bridging phosphinate ligands. The complex exhibited fourfold symmetry as evidenced by a single 31P NMR peak for the P atoms in the coordinated ligands. Reaction of WO2(acac)2 with Ph2POOH in methanol resulted in a dimeric W(VI) complex [(CH3O)2(O)W(µ-O)( µ-O2PPh2)2W(O)(CH3O)2] which contained a packing disorder in its crystal structure. Similar reactions of MoO2(acac)2 with benzoic acid derivatives resulted in dimeric complexes of the form [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2CR)] (R = C6H5, (o-OH)C6H4, (p-Cl)C6H4, (2,4-(OH)2)C6H3, (o-I)C6H4) and one tetrameric complex [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2C)C6H4(p-µ-O2C)Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)] with terephthalic acid. 1H NMR proved very useful in the prediction of the formation of dimers with the substituted benzoic acids, which were also confirmed by elemental analyses. The reductive capability of ethanol proved instrumental in the syntheses of Mo(V) tetrameric and dimeric clusters. Synthetic details, IR, 1H and 31P NMR spectroscopy and elemental analyses are reported for all new complexes. Further, single crystal X-ray structures of MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH, MoO2Cl2Ph2P(O)C6H4tBuS(O), [Mo4(µ3-O)4(µ-O2PR2)4O4], (PR2 = PPh2, PMe2), [(CH3O)2(O)W(µ-O)( µ-O2PPh2)2W(O)(CH3O)2] and [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2CR)] (R = C6H5, (o-OH)C6H4) are also presented.

Síntese de óxidos metálicos binários suportados em carbono amorfo (printex 6L) para a produção eletroquímica de peróxido de hidrogênio (H2O2)

O presente trabalho visa o estudo da eletrossíntese de H2O2 a partir da reação de redução de oxigênio (RRO) utilizando carbono Printex 6L modificado com óxidos binários compostos de nióbio, molibdênio e paládio, síntetizados pelo método dos precursores poliméricos. A análise dos materiais preparados foi feita a partir de experimentos de análise termogravimétrica (do inglês, TGA), fluorescência de raios X (FRX) e também de difração de raios X (DRX). As temperaturas de síntese foram escolhidas a partir dos resultados de TGA e tendo como temperatura máxima de 400 °C. As análises dos espectros de emissão de FRX mostraram a eficiência na incorporação dos materiais na matriz de carbono. Experimentos de DRX mostraram a presença de fases cristalinas de MoO2 e Nb2 O5 e PdO, e em comparação aos resultados da técnica de voltametria cíclica, existem pares redox que podem ser associados as transições dos metais nos estados de oxidação de +4 e +5, para molibdênio e nióbio, respectivamente e do estado +2 para o paládio. Nos experimentos de voltametria de varredura linear pode-se observar a tendência de maior geração de H2O2 pelo material com teor de 1% NbMo quando comparado com o carbono Printex 6L, de modo que foram calculadas as eficiências de geração de H2O2 , obtendo um resultado de 55,5% para o modificador de 1% NbMo comparado com 47,4% para o Printex 6L, e também de número de elétrons envolvidos na reação com um valor de 2,9 para o material de 1% e 3,1 para o carbono Printex. As análises das curvas de Koutechy-Levich confirmam os resultados anteriores. Análises em condições reduzidas na síntese orgânica corroboraram a melhor eficiência do material de 1% para o material com nióbio e molibdênio e revelaram a também a melhora eletrocatalítica do carbono quando incorporado com óxidos mistos de nióbio e paládio, sendo o melhor resultado expresso no material contendo 5% de nióbio e paládio, na proporção molar de 95 para 5% de cada elemento, respectivamente.

Obtenção de Mo2C com adição de Co por reação gás-sólido em reator de leito fixo

Sulfur compounds emissions have been, on the late years, subject to more severe environmental laws due to its impact on the environment (causing the acid rain phenomena) and on human health. It has also been object of much attention from the refiners worldwide due to its relationship with equipment’s life, which is decreased by corrosion, and also with products’ quality, as the later may have its color, smell and stability altered by the presence of such compounds. Sulfur removal can be carried out by hydrotreating (HDT) which is a catalytic process. Catalysts for HDS are traditionally based on Co(Ni)-Mo(W)/Al2O3. However, in face of the increased contaminants’ content on crude oil, and stricter legislation on emissions, the development of new, more active and efficient catalysts is pressing. Carbides of refractory material have been identified as potential materials for this use. The addition of a second metal to carbides may enhance catalytic activities by increasing the density of active sites. In the present thesis Mo2C with Co addition was produced in a fixed bed reactor via gas-solid reaction of CH4 (5%) and H2(95%) with a precursor made of a mix of ammonium heptamolybdate [(NH4)6[Mo7O24].4H2O] and cobalt nitrate[Co(NO3)2.6H2O] at stoichiometric amounts. Precursors’ where analyzed by XRF, XRD, SEM and TG/DTA. Carboreduction reactions were carried out at 700 and 750°C with two cobalt compositions (2,5 and 5%). Reaction’s products were characterized by XRF, XRD, SEM, TOC, BET and laser granulometry. It was possible to obtain Mo2C with 2,5 and 5% cobalt addition as a single phase at 750°C with nanoscale crystallite sizes. At 700°C, however, both MoO2 and Mo2C phases were found by XRD. No Co containing phases were found by XRD. XRF, however, confirmed the intended Co content added. SEM images confirmed XRD data. The increase on Co content promoted a more severe agglomeration of the produced powder. The same effect was noted when the reaction temperature was increased. The powder synthesized at 750°C with 2,5% Co addition TOC analysis indicated the complete conversion from oxide material to carbide, with a 8,9% free carbon production. The powder produced at this temperature with 5% Co addition was only partially converted (86%)