Síntese, caracterização e atividade catalítica do CU3(MOO4)2(OH)2 na esterificação do ácido oleico - Silva Junior, Josimar Lima da (Universidade Federal do Amazonas, 2022)
A utilização de combustíveis derivados de petróleo como componente majoritário na matriz energética mundial tem motivado a busca por fontes alternativas de energia. Nesse contexto, o biodiesel apresenta-se como um combustível obtido a partir de fontes renováveis, capaz de substituir total ou parcialmente o diesel de petróleo. O biodiesel é formado por uma mistura de ésteres monoalquílicos obtidos principalmente por transesterificação na presença de catalisadores homogêneos, também podendo ser produzidos por esterificação empregando catalisadores heterogêneos. Um dos principais obstáculos à produção de biodiesel é o custo total de produção, comumente associado ao preço da matéria prima, processos de separação dos catalisadores do produto final e formação de sabões como subprodutos na transesterificação. Nesse sentido, na presente dissertação realizou-se a esterificação do ácido oleico com metanol utilizando um catalisador heterogêneo, obtido por metodologia de baixo custo. O catalisador dihidróxido dimolibdadto de tricobre [Cu3(MoO4)2(OH)2] foi sintetizado via rota sonoquímica à temperatura de 50 °C por 1 h. A caracterização estrutural por difração de raios X indicou a presença de cristais monofásicos com estrutura monoclínica (grupo espacial P21 /n). O refinamento Rietveld dos dados de difração desse material revelou os parâmetros de célula a = 5,3879 Å, b = 14,0078 Å, c = 5,6058 Å, β = 98,424° e V = 418,519 Å. Os modos vibracionais identificados por espectroscopias de Infravermelho e Raman corroboram com os resultados obtidos na caracterização estrutural. As imagens de microscopia eletrônica de varredura do [Cu3(MoO4)2(OH)2] revelaram a presença de microcristais ou superestruturas do tipo “ouriço-do-mar”, formadas por placas nanométricas de Cu3(MoO4)2(OH)2. A performance catalítica do [Cu3(MoO4)2(OH)2] avaliada na esterificação do ácido oleico com metanol resultou em conversões superiores a 96% sob as condições experimentais otimizadas: razão molar ácido oleico:metanol de 1:5, temperatura de 120 °C, porcentagem de catalisador de 5%. As energias de ativação das esterificações realizadas com e sem catalisador foram de 22,1 kJ mol-1 e 43,6 kJ mol-1, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos das reações de esterificação do ácido oleico empregando o [Cu3(MoO4)2(OH)2] foram ΔG= -0,29 kJ mol^-1 (a 140 °C), ΔH= 67,05 kJ mol^-1 e ΔS= 0,165 kJ K mol^-1 . O mecanismo de esterificação proposto sugere que a atuação predominante de sítios de Brønsted presentes na superfície do catalisador [Cu3(MoO4)2(OH)2] contribui substancialmente para a ocorrência da esterificação do ácido oleico com metanol.