1. 'Au/m-ZrO2 catalysts applied in the direct conversion of ethanol to ethyl acetate: effect of the degree of coating of the support on the catalytic properties'
- Author
-
Ribeiro, Murillo Cardoso and Marques, Clélia Mara de Paula
- Subjects
QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FISICO QUIMICA INORGANICA [CIENCIAS EXATAS E DA TERRA] ,Ethanol ,Etanol ,Catalisadores de ouro ,Gold catalysts ,Acetato de etila ,Ethyl acetate - Abstract
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) In this present work, the direct formation of ethyl acetate from ethanol was studied using monometallic catalysts of Au supported on m-ZrO2. Other supports, such as MgO and SiO2, as well as Cu-based catalysts were prepared for comparison. Au-based catalysts were prepared by deposition-precipitation method with NaOH and investigated by different characterization methods, such as X-ray diffraction (XRD), N2 physisorption, X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray spectroscopy Diffuse reflectance in the infrared region with adsorbed CO Fourier transform (DRIFTS-CO), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES), extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS), and electron microscopy of transmission (TEM). The gold loading was confirmed by ICP-OES and it showed a close correlaction with the synthesis pH, as well as with the chemical composition of the support. For all the analyzed catalysts, no reflection corresponding to Au could be observed by XRD. In addition, Au NPS presented as small crystallites and highly dispersed on the surface of the support. The average size of Au NPS, determined by TEM, was dependent on the chemical composition of the support, the synthesis pH and the activation temperature of the catalysts. Analysis of EXAFS data showed only Au-Au binding distance, indicating that Au0 prevails in reaction condition. The catalytic tests revealed, for the first time, high selectivity to ethyl acetate using Au-based catalysts, whose value (yield higher than 63.0%) for the Au / m-ZrO2 catalyst, with a real Au content of 5,01%, was higher than that achieved by the classical Cu-based catalysts. In addition, the results presented in this thesis have allowed to propose that not only the extension of the metal-support interface, but also the degree of coverage of ZrO2 by Au, as well as the electronic properties of this metal are fundamental factors for the high performance presented by these catalysts in the direct transformation of ethanol into ethyl acetate. Neste presente trabalho, a formação direta do acetato de etila a partir do etanol foi estudada utilizando catalisadores monometálico de Au suportado em m-ZrO2. Outros suportes, tais como MgO e SiO2, assim como catalisadores à base de Cu foram preparados para efeito de comparação. Os catalisadores à base de Au foram preparados pelo método deposição-precipitação com NaOH e investigados por diferentes métodos de caracterização: difração de raios X (DRX), fisissorção de N2, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia de refletância difusa na região do infravermelho com transformada de Fourier do CO adsorvido (DRIFTS-CO), espectroscopia de emissão óptica por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), espectroscopia de estrutura fina estendida de absorção de raios X (EXAFS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). O teor de ouro depositado sobre os suportes foi analisado por ICP-OES, o que mostrou estreita relação com o pH de síntese, assim como com a composição química do suporte. Para todos os catalisadores preparados, nenhuma reflexão correspondente ao Au pôde ser observada por DRX, sendo que as nanopartículas (NPS) de Au apresentaram-se como pequenos cristalitos altamente dispersos sobre a superfície do suporte. O tamanho médio das NPS de Au, determinado por TEM, mostrou-se dependente da composição química do suporte, do pH de síntese e da temperatura de ativação dos catalisadores. A análise dos dados de EXAFS mostrou somente a distância de ligação Au-Au, sugerindo que Au0 são espécies ativas em reação. Os testes catalíticos revelaram, pela primeira vez, alta seletividade ao acetato de etila utilizando catalisadores à base de Au, cujo valor (rendimento superior a 63,0%) para o catalisador Au/m-ZrO2, com teor real de Au de 5,01%, foi superior ao alcançado pelos clássicos catalisadores à base de Cu. Os resultados permitiram ainda propor que não somente à extensão da interface metal-suporte, mas também o grau de cobertura de ZrO2 pelo Au, bem como as propriedades eletrônicas desse metal são fatores fundamentais para o alto desempenho apresentado por esses catalisadores na transformação direta do etanol em acetato de etila. CNPQ: 141897/2013-9
- Published
- 2018