958 resultados para Hybrid organic-inorganic mesoporous materials
Resumo:
Processos como a purificação do metano (CH4) e a produção de hidrogênio gasoso (H2) envolvem etapas de separação de CO2. Atualmente, etanolaminas como monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA) e trietanolamina (TEA) são as substâncias mais utilizadas no processo de separação/captura de CO2 em processos industriais. Entretanto, o uso destas substâncias apresenta alguns inconvenientes devido à alta volatilidade, dificuldade de se trabalhar com material líquido, também ao alto gasto energético envolvido das etapas de regeneração e à baixa estabilidade térmica e química. Com base nessa problemática, esse trabalho teve por objetivo a síntese de um tipo de sílica mesoporosa altamente ordenada (SBA-15) de modo a utilizá-la no processo de captura de CO2. O trabalho foi dividido em quatro etapas experimentais que envolveram a síntese da SBA-15, o estudo do comportamento térmico de algumas etanolaminas livres, síntese e caracterização de materiais adsorventes preparados a partir de incorporação de etanolaminas à SBA-15 e estudo da eficiência de captura de CO2 por esses materiais. Novas alternativas de síntese da SBA-15 foram estudadas neste trabalho, visando aperfeiçoar as propriedades texturais do material produzido. Tais alternativas são baseadas na remoção do surfatante, utilizado como molde na síntese da sílica mesoporosa, por meio da extração por Soxhlet, utilizando diferentes solventes. O processo contribuiu para melhorar as propriedades do material obtido, evitando o encolhimento da estrutura que pode ser ocasionado durante a etapa de calcinação. Por meio de técnicas como TG/DTG, DSC, FTIR e Análise Elementar de C, H e N foi realizada a caracterização físico-química e termoanalítica da MEA, DEA, MDEA e TEA, visando melhor conhecer as características destas substâncias. Estudos cinéticos baseados nos métodos termogravimétricos isotérmicos e não isotérmicos (Método de Ozawa) foram realizados, permitindo a determinação de parâmetros cinéticos envolvidos nas etapas de volatilização/decomposição térmica das etanolaminas. Além das técnicas acima mencionadas, MEV, MET, SAXS e Medidas de Adsorção de N2 foram utilizadas na caraterização da SBA-15 antes e após a incorporação das etanolaminas. Dentre as etanolaminas estudadas, a TEA apresentou maior estabilidade térmica, entretanto, devido ao seu maior impedimento estérico, é a etanolamina que apresenta menor afinidade com o CO2. Diferentemente das demais etanolaminas estudadas, a decomposição térmica da DEA envolve uma reação intramolecular, levando a formação de MEA e óxido de etileno. A incorporação destes materiais à SBA-15 aumentou a estabilidade térmica das etanolaminas, uma vez que parte do material permanece dentro dos poros da sílica. Os ensaios de adsorção de CO2 mostraram que a incorporação da MEA à SBA-15 catalisou o processo de decomposição térmica da mesma. A MDEA foi a etanolamina que apresentou maior poder de captura de CO2 e sua estabilidade térmica foi consideravelmente aumentada quando a mesma foi incorporada à SBA-15, aumentando também seu potencial de captura de CO2.
Resumo:
The stabilisation of pitch fibres (PFs) is the most important step for their subsequent use in the preparation of carbon fibres (CFs) and their resulting characteristics. The present work studies the influence that the stabilisation time has on the porosity of the CFs, and on the subsequent properties as carbon molecular sieve (CMS). The increase of the stabilisation time carried out at 573 K, from 2 to 8 h favours their CMS properties producing a decrease in the microposity accessible to N2, which gets completely blocked after 6 and 8 h, while the narrow microporosity (V-DR CO2) remains accessible. Adsorption kinetic studies with CH4 and CO2 were performed to assess the possibility of using these CFs as CMS by comparing them with Takeda 3A CMS. The results suggest that there is an optimal stabilisation time which allows the preparation of CFs from an abundant raw precursor with properties similar to Takeda 3A CMS.
Resumo:
The small size of micropores (typically <1 nm) in zeolites causes slow diffusion of reactant and product molecules in and out of the pores and negatively impacts the product selectivity of zeolite based catalysts, for example, fluid catalytic cracking (FCC) catalysts. Size-tailored mesoporosity was introduced into commercial zeolite Y crystals by a simple surfactant-templating post-synthetic mesostructuring process. The resulting mesoporous zeolite Y showed significantly improved product selectivity in both laboratory testing and refinery trials. Advanced characterization techniques such as electron tomography, three-dimensional rotation electron diffraction, and high resolution gas adsorption coupled with hysteresis scanning and density functional theory, unambiguously revealed the intracystalline nature and connectivity of the introduced mesopores. They can be considered as molecular highways that help reactant and product molecules diffuse quickly to and away from the catalytically active sites within the zeolite crystals and, thus, shift the selectivity to favor the production of more of the valuable liquid fuels at reduced yields of coke and unconverted feed.
Resumo:
Supported iron oxide nanoparticles have been incorporated onto hierarchical zeolites by microwave-assisted impregnation and mechanochemical grinding. Nanoparticle-functionalised porous zeolites were characterised by a number of analytical techniques such as XRD, N2 physisorption, TEM, and surface acidity measurements. The catalytic activities of the synthesised nanomaterials were investigated in an alkylation reaction. The results pointed to different species with varying acidity and accessibility in the materials, which provided essentially different catalytic activities in the alkylation of toluene with benzyl chloride under microwave irradiation, selected as the test reaction.
Realizing the Commercial Potential of Hierarchical Zeolites: New Opportunities in Catalytic Cracking
Resumo:
Many approaches to mesoporous zeolites have been reported. The preparation of mesoporous zeolite Y, as the most widely used zeolite in catalysis, its properties, and its application in fluid catalytic cracking (FCC) and hydrocracking are reviewed. Finally, the scale-up and use of mesostrutured zeolite Y on an industrial scale are described, as the first commercial application of hierarchical zeolites.
Resumo:
In this paper, we present a technique for equilibria characterization of activated carbon having slit-shaped pores. This method was first developed by Do (Do, D. D. A new method for the characterisation of micro-mesoporous materials. Presented at the International Symposium on New Trends in Colloid and Interface Science, September 24-26, 1998 Chiba, Japan) and applied by his group and other groups for characterization of pore size distribution (PSD) as well as adsorption equilibria determination of a wide range of hydrocarbons. It is refined in this paper and compared with the grand canonical Monte Carlo (GCMG) simulation and density functional theory (DFT). The refined theory results in a good agreement between the pore filling pressure versus pore width and those obtained by GCMG and DFT. Furthermore, our local isotherms are qualitatively in good agreement with those obtained by the GCMC simulations. The main advantage of this method is that it is about 4 orders of magnitude faster than the GCMC simulations, making it suitable for optimization studies and design purposes. Finally, we apply our method and the GCMG in the derivation of the PSD of a commercial activated carbon. It was found that the PSD derived from our method is comparable to that derived from the GCMG simulations.