Síntese, caracterização e aplicações na desidrogenação oxidativa de propano de materiais tipo hidrotalcita Ni-Mg-Al com diferentes ânions de compensação

Na reação de desidrogenação oxidativa de propano (ODHP), propano reage com oxigênio da superfície de metais de transição para produzir propeno e água, em temperaturas de 300-700C. Porém, o propeno pode facilmente oxidar, formando CO e CO2. Assim, busca-se catalisadores que promovam a seletividade do propeno. Compostos tipo hidrotalcitas estão sendo apontados como catalisadores de grande potencial para a reação. Portanto, o principal objetivo desse trabalho foi sintetizar precursores tipo hidrotalcitas (contendo íons Ni2+, Mg2+ e Al3+ e tereftalato, heptamolibdato e decavanadato como ânions de compensação) para serem testados na reação de desidrogenação oxidativa de propano. Esses precursores foram sintetizados com uma razão Al/(Al+Ni+Mg)=0,5, variando a razão de Ni/Mg. Além disso, realizou-se a troca iônica do tereftalato (TA) por heptamolibdato (Mo7O24) e decavanadato (V10O28). Esses compostos foram calcinados, obtendo-se assim, óxidos mistos de NiMgAl, NiMgAlMo e NiMgAlV que foram testados como catalisadores na reação de ODHP. Para a determinação das propriedades dos catalisadores foram usadas as técnicas de caracterização: DRX, TGA, volumetria de N2, TPR, Raman e FTIR e ICP. Os resultados indicaram que os materiais tipo hidrotalcita foram obtidos com sucesso. No caso dos precursores preparados por troca iônica a cristalinidade foi menor que os da série NiMgAl-TA. Estes mesmos precursores quando calcinados apresentaram áreas muito altas. Nas três séries, os precursores calcinados são constituídos por óxidos mistos como NiO, NiMoO4, Ni2V2O7 cristalinos e espécies de alumínio e magnésio não detectados na DRX. No teste catalítico de ODHP, observou-se que com o aumento da conversão diminuía a seletividade de propeno, para os óxidos mistos que não continham molibdênio. Os catalisadores da série molibdênio foram os que obtiveram melhor desempenho com altas seletividades, mesmo em altas conversões e a série de cujo precursor foi o tereftalato foi a que exibiu maiores conversões, mas com seletividades menores que da série de Mo

Calculation of the electronic structure of carbon films using electron energy loss spectroscopy.

The detailed understanding of the electronic properties of carbon-based materials requires the determination of their electronic structure and more precisely the calculation of their joint density of states (JDOS) and dielectric constant. Low electron energy loss spectroscopy (EELS) provides a continuous spectrum which represents all the excitations of the electrons within the material with energies ranging between zero and about 100 eV. Therefore, EELS is potentially more powerful than conventional optical spectroscopy which has an intrinsic upper information limit of about 6 eV due to absorption of light from the optical components of the system or the ambient. However, when analysing EELS data, the extraction of the single scattered data needed for Kramers Kronig calculations is subject to the deconvolution of the zero loss peak from the raw data. This procedure is particularly critical when attempting to study the near-bandgap region of materials with a bandgap below 1.5 eV. In this paper, we have calculated the electronic properties of three widely studied carbon materials; namely amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C) and C60 fullerite crystal. The JDOS curve starts from zero for energy values below the bandgap and then starts to rise with a rate depending on whether the material has a direct or an indirect bandgap. Extrapolating a fit to the data immediately above the bandgap in the stronger energy loss region was used to get an accurate value for the bandgap energy and to determine whether the bandgap is direct or indirect in character. Particular problems relating to the extraction of the single scattered data for these materials are also addressed. The ta-C and C60 fullerite materials are found to be direct bandgap-like semiconductors having a bandgaps of 2.63 and 1.59eV, respectively. On the other hand, the electronic structure of a-C was unobtainable because it had such a small bandgap that most of the information is contained in the first 1.2 eV of the spectrum, which is a region removed during the zero loss deconvolution.