Catalisadores baseados em óxidos e oxidróxidos de Fe modificados com Nb : obtenção de azoxibenzeno via oxidação de anilina em fase líquida.

Abstract

Nesse trabalho a oxidação parcial de anilina em fase líquida foi estudada utilizando catalisadores baseados em óxidos ou oxihidróxidos de ferro modificados com diferentes teores de nióbio. Os materiais sintetizados foram caracterizados por diversas técnicas de caracterização como, difração de raios-x (DRX), isotermas de adsorção/dessorção de N2 (BET), redução a temperatura programada (TPR), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x (XPS). A atividade catalítica dos materiais foi avaliada em reações de conversão de anilina. Os dados de DRX confirmam que as fases -FeOOH e -Fe2O3 desejadas foram obtidas e através do refinamento de Rietveld sugeriu-se uma substituição isomórfica de Fe3+ por Nb5+ na estrutura do óxido ou oxihidróxido. Os dados catalíticos mostraram que a presença do Nb é essencial para se obter um catalisador mais ativo para obtenção do azoxibenzeno de maneira seletiva. As hematitas em particular têm essa atividade realçada pelo tratamento prévio com peróxido de hidrogênio (H2O2 ‒ 35%), que fez com que o tempo de reação para conversão total do substrato fosse reduzido de 24 horas para 3 horas. Para os catalisadores baseados em - FeOOH puro, sem a presença de Nb, a conversão alcançada foi de 60,6% do substrato com seletividade a azoxibenzeno de 72%, enquanto que o material contendo 10% em massa de Nb converteu o substrato de maneira completa com seletividade à azoxibenzeno de 70% após 24h de reação. Para a hematita, -Fe2O3, contendo 0% em massa de Nb a conversão do substrato foi de 76,5% e seletividade a azoxibenzeno foi de 33,7%, ao mesmo tempo que para o material contendo 10% de Nb e tratado previamente com H2O2 ‒ 35%, a conversão foi de 100,0% e seletividade a azoxibenzeno foi de 80,5%. Esses resultados mostram que esses catalisadores se mostram ativos para esse tipo de reação e externam a importância da incorporação do Nb5+ para conversão da anilina ao produto de interesse azoxibenzeno. Além disso, os dados sugerem que há um efeito sinérgico entre o peróxido de hidrogênio e o Nb nos catalisadores que auxiliam na interpretação dos resultados.