Efeito da preparação nos sítios de cromo....pdf
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_______________________________________Caracterização dos Precursores Secos e Calcinados Figura IV-6 – Espectro de Raman de catalisadores com (a) 0,2 (b) 0,5 (c) 1,0 (d) 3,0 e (e) 4,0% CrO3/SiO2 [44] resultando em 1,0 e 0,55 átomos Cr/nm 2 como valores médios, respectivamente. Entretanto, na menor temperatura de calcinação, 698 K, verifica-se um valor maior de cobertura para o CrO3, permitindo supor que a eliminação do excesso de Cr(VI) não foi completa. Os resultados também foram acompanhados por espectroscopia de reflectância difusa (DRS), sendo observada uma banda em 600 nm após ser ultrapassada a monocamada, referente ao Cr2O3 cristalino. Supondo que a variação da cobertura seja linear com a temperatura de calcinação e considerando apenas o Cr(NO3)3, obtemos 1,18 átomos Cr/nm 2 (~2,85% Cr) na temperatura de 773 K no trabalho de McDaniel [28] e apenas 0,58 átomos Cr/nm 2 (~1,5% Cr) no trabalho de Hardcastle e Wachs [44]. A explicação para essa diferença pode estar na utilização de suportes diferentes. McDaniel utilizou um suporte semelhante aos usados nos catalisadores comerciais, com volume de poros significativo, enquanto Hardcastle e Wachs usaram sílica Cab-O-Sil, não porosa. Esse fato deve ter propiciado a aglomeração de partículas de Cr2O3 cristalino, observada por espectroscopia Raman (Figura IV-6), em um teor de cromo menor do que ocorreria num suporte poroso. 42
_______________________________________Caracterização dos Precursores Secos e Calcinados Tabela IV-3 – Cobertura máxima de catalisadores Cr(VI) em sílica calcinados a diferentes temperaturas [28] Composto Saturação de Cr(VI) (Cr/nm 2 ) 698 K 923 K 1143 K CrO3 2,3 1,1 0,55 (NH4)2CrO4 1,8 1,0 0,54 (NH4)2Cr2O7 1,9 1,1 0,59 Cr(NO3)3 1,8 0,8 0,53 Cr(OAc)3 1,9 1,1 0,55 Métodos de análise espectroscópica têm sido largamente empregados na caracterização de catalisadores Cr/SiO2. Além das análises de infravermelho, Raman e DRS já citadas, a técnica de espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS) [43, 45, 46] também é muito utilizada. A possibilidade de pré-tratamentos "in-situ" tem auxiliado na caracterização da espécie de cromo ativa na polimerização, Cr 2+ , que será abordado no item seguinte. A análise de XPS apresenta dificuldade na interpretação dos espectros em virtude da redução do Cr 6+ induzida pela radiação. Os pesquisadores procuram minimizar este efeito realizando a análise em tempo curto, o que insere erro na interpretação do resultado, já que catalisadores para polimerização possuem baixos teores de cromo (em torno de 1%), exigindo maior número de varreduras, e por conseguinte, de tempo de análise. Alguns autores [45] têm empregado catalisadores com teor de cromo muito elevado, em torno de 9% Cr, na tentativa de minimizar o tempo de análise e maximizar o sinal obtido. Em estudos mais recentes [25, 47], tem-se verificado maior enfoque na eliminação de contribuições do oxigênio 1s do suporte na banda do Cr 2p e na separação das espécies Cr 6+ e Cr 3+ . Um método para determinar as frações de cromo na amostra original foi proposto por este laboratório [48] através da decomposição do espectro de XPS em Cr 6+ e Cr 3+ , com varreduras em tempos regulares. O resultado, obtido por extrapolação para tempo nulo, permite caracterizar as espécies na superfície de amostras de Cr/SiO2. Neste trabalho foram utilizados catalisadores Cr/SiO2 preparados a partir de Cr(NO3)3.9H 2O com teores de 1 e 3% Cr. Os espectros de XPS foram obtidos a partir de quatro conjuntos de 50 varreduras. A metodologia foi baseada na decomposição dos espectros 43
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Figura IV-6 – Espectro <strong>de</strong> Raman <strong>de</strong> catalisadores<br />
com (a) 0,2 (b) 0,5 (c) 1,0 (d) 3,0 e (e) 4,0% CrO3/SiO2 [44]<br />
resultando em 1,0 e 0,55 átomos Cr/nm 2 como valores médios, respectivamente.<br />
Entretanto, na menor temperatura <strong>de</strong> calcinação, 698 K, verifica-se um valor maior <strong>de</strong><br />
cobertura para o CrO3, permitindo supor que a eliminação do excesso <strong>de</strong> Cr(VI) não foi<br />
completa. Os resultados também foram acompanhados por espectroscopia <strong>de</strong><br />
reflectância difusa (DRS), sendo observa<strong>da</strong> uma ban<strong>da</strong> em 600 nm após ser ultrapassa<strong>da</strong><br />
a monocama<strong>da</strong>, referente ao Cr2O3 cristalino.<br />
Supondo que a variação <strong>da</strong> cobertura seja linear com a temperatura <strong>de</strong> calcinação<br />
e consi<strong>de</strong>rando apenas o Cr(NO3)3, obtemos 1,18 átomos Cr/nm 2 (~2,85% Cr) na<br />
temperatura <strong>de</strong> 773 K no trabalho <strong>de</strong> McDaniel [28] e apenas 0,58 átomos Cr/nm 2<br />
(~1,5% Cr) no trabalho <strong>de</strong> Hardcastle e Wachs [44]. A explicação para essa diferença<br />
po<strong>de</strong> estar na utilização <strong>de</strong> suportes diferentes. McDaniel utilizou um suporte<br />
semelhante aos usados <strong>nos</strong> catalisadores comerciais, com volume <strong>de</strong> poros significativo,<br />
enquanto Hardcastle e Wachs usaram sílica Cab-O-Sil, não porosa. Esse fato <strong>de</strong>ve ter<br />
propiciado a aglomeração <strong>de</strong> partículas <strong>de</strong> Cr2O3 cristalino, observa<strong>da</strong> por<br />
espectroscopia Raman (Figura IV-6), em um teor <strong>de</strong> <strong>cromo</strong> menor do que ocorreria num<br />
suporte poroso.<br />
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