Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10923/7529
Type: masterThesis
Title: Síntese e utilização de líquidos iônicos como catalisadores na transformação química de CO2 em carbonato de dimetila
Author(s): Vieira, Michele Oliveira
Advisor: Einloft, Sandra Mara Oliveira
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Graduate Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais
Issue Date: 2015
Keywords: ENGENHARIA DE MATERIAIS
LÍQUIDOS IÔNICOS
CATALISADORES
SÍNTESE (QUÍMICA)
CARBONO
CAPTURA DE CARBONO
DIÓXIDO DE CARBONO
Abstract: The need for the synthesis improvement resulting in process less aggressive to the environment and the use of reusable raw materials are some of the principles of Green Chemistry. Thus, the goal of this work was to study an alternative route of dimethyl carbonate synthesis from CO2, using the working conditions of a CO2 capture plant for the pre-combustion process. Different ionic liquid imidazolium and pyridine cations combined with the anions [Cl]-, [BF4]-, [PF6]-, and [NTf2]- were tested as catalysts. The characterization of the produced ionic liquid was carried out using infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) and nuclear magnetic resonance spectroscopy of proton (1H-NMR) confirming that the structure of these materials. The purity was determined by assay of the residual chlorides. For the dimethyl carbonate identification and quantification a gas chromatography equipped with a flame ionization detector (GC-FID) was used. For optimizing synthesis parameters were tested the temperatures of 140 °C and 175 °C and reaction time of 12 h, 24 h and 48 h, as well as changes in the cation of the ionic liquids with addition of branching and decreased of alkyl side chain. Herewith the results of methanol conversion and selectivity for DMC showed that these materials can be used as catalysts, but the use of a drying agent to overpass the thermodynamics barrier of the reaction is critical. The most important anions for this synthesis follow the order [BF4]- > [Cl]- > [PF6]- > [NTf2]- for both cations in DMC synthesis. The methanol conversion is maintained constant for all ILs, but the selectivity for dimethyl carbonate reached 81% when [bmim][BF4] was used as catalyst and the loss of this activity after 5 recycles is 8,5 %.
A necessidade de aperfeiçoamento de sínteses menos agressivas ao meio ambiente e a utilização de insumos reutilizáveis são alguns dos princípios da Química Verde. Sendo assim, neste trabalho foi estudada uma rota alternativa de síntese do carbonato de dimetila (DMC) a partir do CO2, utilizando as condições de trabalho de uma planta de captura de CO2 pelo processo de pré-combustão. Diferentes líquidos iônicos de cátions imidazólios e piridínicos com ânions [Cl]-, [BF4]-, [PF6]- e [NTf2]- foram testados como catalisadores. A caracterização dos líquidos iônicos produzidos foi possível com a utilização de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de próton (1H-RMN) que comprovaram a estrutura destes materiais. A pureza foi determinada através do ensaio residual de cloretos. Para o carbonato de dimetila, a identificação e quantificação foram realizadas por cromatografia gasosa equipada com um detector de ionização de chama (CG-FID).Para otimização dos parâmetros de síntese foram testadas variáveis de temperatura de 140 °C e 175 °C e tempo de reação de 12 h, 24 h e 48 h, assim como variações no cátion dos líquidos iônicos com adição de ramificações e diminuição da cadeia lateral alquila. Com isto os resultados de conversão de metanol e seletividade para DMC demonstraram que estes materiais podem ser utilizados como catalisadores, mas que é fundamental a utilização de um agente secante para transpor a barreira termodinâmica da reação. Os ânions mais relevantes para esta síntese seguem a seguinte ordem [BF4]- > [Cl]- > [PF6]- > [NTf2]- para ambos os cátions na seletividade para DMC. A conversão de metanol se mantém constante para todos os LIs, mas a seletividade para carbonato de dimetila chegou a 81 % quando utilizando o [bmim][BF4] como catalisador e a perda de atividade após 5 reciclos é de 8,5 %.
URI: http://hdl.handle.net/10923/7529
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