O papel da ordem local em precursores embrionários da zeólita CHA na sua cristalização assistida por vapor d’água
Palavras-chave:
cavidades, gel seco, microporos, nucleação, ssz-13Resumo
Zeólitas como a SSZ-13 (topologia CHA), são amplamente utilizadas em processos catalíticos devido à presença de sítios ácidos de Brønsted confinados em suas redes microporosas, o que possibilita reações químicas específicas, como a conversão de metanol em olefinas (MTO). No entanto, ainda existem desafios na síntese de catalisadores baseados em chabazita, como os altos custos relacionados aos agentes orgânicos direcionadores de estrutura e os longos períodos necessários para a cristalização hidrotérmica. Neste estudo, utilizamos um precursor de gel seco, que permitiu a formação rápida da zeólita por meio da rota de cristalização assistida por vapor (SAC). Investigamos os principais fatores que favorecem uma cristalização mais ágil dos precursores da zeólita CHA. Nossos resultados mostram que a preparação de um gel seco contendo uma estrutura microporosa formada por unidades embrionárias da chabazita é essencial para a obtenção eficiente dessa zeólita. Esta pesquisa aprofunda a compreensão sobre a cinética de cristalização de zeólitas no método SAC e abre caminho para futuros estudos voltados à otimização do uso de OSDA ou à exploração de rotas de síntese sem moldes orgânicos, com base no design racional de precursores embrionários da zeólita CHA.
Referências
1. Pereira, T. C. P.; Vieira, J. V. R.; da Cunha, C. H. F.; Mizuno, S. C. M.; Carvalho, Y. O.; Faheina, T.; Picinini, M.; Blanco, A. L.; Tello, A. C. M.; Urquieta-Gonzalez, E. A.; Lopez-Castillo, A.; de Lima, A. M.; Santos, J. B. O.; Bueno, J. M. C. Conversion of Methane to Methanol over Cu-MAZ (Zeolite Omega): An Oxygen-Free Process Using H₂O and CO₂ as Oxidants. Appl. Catal. B 2024, 342, 123370.
2. Silva, L. L.; Florindo, B. R.; Catuzo, G. L.; Zapelini, I. W.; Cardoso, J. V. S.; Luna, F. M. T.; Cavalcante, C. L.; Martins, L. Investigation of the Secondary Porosity in Ill-Crystallized or Desilicated ZSM-5 Zeolites and Its Performance on MTH Reaction. Mol. Catal. 2022, 529, 112557.
3. Olsbye, U.; Svelle, S.; Bjørgen, M.; Beato, P.; Janssens, T. V. W.; Joensen, F.; Bordiga, S.; Lillerud, K. P. Conversion of Methanol to Hydrocarbons: How Zeolite Cavity and Pore Size Controls Product Selectivity. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5810–5831.
4. Zones, S. I.; Van Nordstrand, R. A. Novel Zeolite Transformations: The Template-Mediated Conversion of Cubic P Zeolite to SSZ-13. Zeolites 1988, 8, 166–174.
5. Debost, M.; Klar, P. B.; Barrier, N.; Clatworthy, E. B.; Grand, J.; Laine, F.; Brázda, P.; Palatinus, L.; Nesterenko, N.; Boullay, P.; Mintova, S. Synthesis of Discrete CHA Zeolite Nanocrystals without Organic Templates for Selective CO₂ Capture. Angew. Chem. 2020, 132, 23697–23701.
6. Xu, W.; Dong, J.; Li, J.; Li, J.; Wu, F. A Novel Method for the Preparation of Zeolite ZSM-5. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1990, 10, 755.
7. Guo, X.; Deng, Y.; Tu, B.; Zhao, D. Facile Synthesis of Hierarchically Mesoporous Silica Particles with Controllable Cavity in Their Surfaces. Langmuir 2010, 26, 702–708.
8. Mozgawa, W.; Jastrzębski, W.; Handke, M. Vibrational Spectra of D4R and D6R Structural Units. J. Mol. Struct. 2005, 663–664, 670.
9. Flanigen, E. M.; Khatami, H.; Szymanski, H. A. Infrared Structural Studies of Zeolite Frameworks. In Advances in Chemistry; American Chemical Society: Washington, DC, 1974; Vol. 101, pp 201–229.
10. Lippmaa, E.; Samoson, A.; Mägi, M. High-Resolution ²⁷Al NMR of Aluminosilicates. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1730–1735.
11. Wang, L.; Zhu, D.; Wang, J.; Cui, W.; Han, J.; Li, B.; Fan, D.; Tian, P.; Liu, Z. Embryonic Zeolite-Assisted Synthesis of SSZ-13 with Superior Efficiency and Their Excellent Catalytic Performance. J. Mater. Chem. A 2021, 9, 15238–15245.
12. Haw, K. G.; Goupil, J. M.; Gilson, J. P.; Nesterenko, N.; Minoux, D.; Dath, J. P.; Valtchev, V. Embryonic ZSM-5 Zeolites: Zeolitic Materials with Superior Catalytic Activity in 1,3,5-Triisopropylbenzene Dealkylation. New J. Chem. 2016, 40, 4307–4313.
