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Aplicabilidade de nanoestruturas híbridas de titanatos em reações catalíticas de elevado interesse industrial
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Ciências Químicas | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Nunes, Carla Maria Duarte | |
| dc.contributor.advisor | Monteiro, Olinda | |
| dc.contributor.author | Sales, Rita Norte | |
| dc.date.accessioned | 2019-11-18T15:18:41Z | |
| dc.date.available | 2019-11-18T15:18:41Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.date.submitted | 2019 | |
| dc.description | Tese de mestrado,Química, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019 | pt_PT |
| dc.description.abstract | Neste trabalho pretendeu-se estudar a aplicabilidade de nanoestruturas de titanatos em reações catalíticas com potencial interesse industrial. Foram preparados e caracterizados nanotubos de titanato que, posteriormente, foram modificados com cobalamina (B12) ou dissulfureto de molibdénio (MoS2). Obtiveram-se duas amostras diferentes de nanotubos de titanato (HTNT) protonados, uma modificada com cobalamina (HTNT-B12) e outra com MoS2 (MoS2-HTNT). Estes materiais foram caracterizados com recurso a diversas técnicas de caracterização. Os materiais preparados foram estudados em reações de (foto)oxidação catalítica do álcool benzílico a benzaldeído e dos sulfuretos de dimetilo, metilfenilo, etilfenilo e difenilo aos respetivos sulfóxidos. Realizou-se a otimização das condições de reação, tendo sido efetuados ensaios catalíticos usando diferentes temperaturas (110, 80, 55 °C e ambiente), solventes (acetonitrilo, decano, tolueno e diclorometano) e quantidades relativas de substrato:agente oxidante (1:1, 1:1,5 e 1:2), hidroperóxido de terc-butilo (TBHP). Foram também estudados como catalisadores outros sistemas nanocristalinos, incluindo SnO2, Sn1-xCoxO2, Sn1-xMnxO2 e TiO2-B12. Os resultados mais promissores na oxidação do álcool benzílico foram obtidos com os nanomateriais HTNT-B12 e TiO2-B12, usando acetonitrilo à temperatura de 80 °C, tendo-se obtido 70 e 67% de rendimento para o benzaldeído e uma seletividade de 100%, respetivamente. Nas reações de oxidação dos sulfuretos aos respetivos sulfóxidos, o catalisador MoS2 foi o mais promissor tendo sido obtidos valores de rendimento elevados ao fim de poucos minutos de reação, à temperatura de 80 °C. Quando a reação foi realizada à temperatura ambiente, foi também obtida uma seletividade de 100%, mas o tempo de reação foi de 1 h. Com o objetivo de se demonstrar a versatilidade dos materiais sintetizados como catalisadores, estes foram também estudados em reações de redução catalítica de compostos de nitroílo, nomeadamente o p-nitrofenol, p-nitroanisole, m-nitrofenol, p-nitrotolueno, cloro-p-nitrobenzeno e metil-p-nitrobenzoílo. Neste estudo, o material MoS2-HTNT apresentou uma capacidade catalítica redutora elevada, tendo-se obtido 100% de conversão do substrato p-nitrotolueno, à respetiva amina, ao fim de 3 minutos. Foram realizados ensaios na ausência de catalisador, tendo-se verificado que as reações de oxidação do álcool benzílico e dos sulfuretos também ocorrem nestas condições mas a presença do catalisador acelera consideravelmente a velocidade de reação. Nos ensaios de redução de compostos de nitroílo, não se observa qualquer tipo de reação na ausência do catalisador. Após os ensaios catalíticos, foi estudada a estabilidade dos materiais, tendo-se verificado que a estrutura e superfície dos mesmos foi preservada. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The aim of this work was to study titanate nanostructures applicability in catalytic reactions with potential industrial interest. Titanate nanotubes were prepared and characterized and subsequently modified with cobalamin (B12) or molybdenum disulfide (MoS2). Two different samples of protonated titanate nanotubes (HTNT) were obtained, one modified with cobalamin (HTNT-B12) and another with MoS2 (MoS2-HTNT). These materials were characterized using various characterization techniques. The prepared materials were studied in catalytic (photo)oxidation reactions of benzyl alcohol to benzaldehyde and dimethyl, methylphenyl, ethylphenyl and diphenyl sulfides to their sulfoxides. The reaction conditions were optimized and catalytic tests were performed using different temperatures (110, 80, 55 °C and room temperature), solvents (acetonitrile, decane, toluene and dichloromethane) and relative amounts of substrate:oxidizing agent (1:1, 1:1.5 and 1:2), tert-butyl hydroperoxide (TBHP). Other nanocrystalline systems were studied as catalysts, including CoTNW, SnO2, Sn1-xCoxO2, Sn1-xMnxO2 and TiO2-B12. The most promising results on the oxidation of benzyl alcohol were obtained with the HTNT-B12 and TiO2-B12 nanomaterials using acetonitrile at 80 °C. Under these conditions it were obtain yields of 70 and 67% for benzaldehyde with 100% selectivity using HTNT-B12 and TiO2-B12 materials, respectively. In the oxidation reactions of sulphides to their sulphoxides, the MoS2 catalyst was the most promising and high yield values were obtained within a few minutes of reaction at 80 °C. At room temperature, the desired sulfoxides were also obtained with 100% selectivity after 1 h of reaction. In order to demonstrate the versatility of the materials synthesized as catalysts, they were also studied in catalytic reduction reactions of the following nitroarenes p-nitrophenol, p-nitroanisole, m-nitrophenol, p-nitrotoluene, p-chloronitrobenzene and methyl-p-nitrobenzoate. In this study, the MoS2-HTNT material showed high reduced catalytic capacity, obtaining 100% conversion with p-nitrotoluene substrate to its amine after 3 minutes. Tests were performed in the absence of catalyst and the oxidation reactions of benzyl alcohol and sulfides were found to occur but the presence of the catalyst considerably accelerates the reaction rate. In nitroarene reduction assays, there is no catalytic activity in the absence of the catalyst. After the catalytic tests, the stability of the materials was studied and it was verified that their structure and surface was preserved. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202383652 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10451/40162 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Nanotubos de titanato | pt_PT |
| dc.subject | Dissulfureto de molibdénio | pt_PT |
| dc.subject | Oxidação do álcool benzílico | pt_PT |
| dc.subject | Oxidação de sulfuretos | pt_PT |
| dc.subject | Redução de compostos de nitroílo | pt_PT |
| dc.subject | Teses de mestrado - 2019 | pt_PT |
| dc.title | Aplicabilidade de nanoestruturas híbridas de titanatos em reações catalíticas de elevado interesse industrial | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Química | pt_PT |