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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37066| Título: | Desenvolvimento de catalisadores bifuncionais ZnFe2O4/Nb2O5 para produção sustentável de biodiesel via fotocatálise heterogênea |
| Título(s) alternativo(s): | Development of bifunctional ZnFe2O4/Nb2O5 catalysts for sustainable biodiesel production via heterogeneous photocatalysis |
| Autor(es): | Maroli Neto, Alberto Jose |
| Orientador(es): | Brackmann, Rodrigo |
| Palavras-chave: | Biodiesel Esterificação Catálise heterogênea Biodiesel fuels Esterification Heterogeneous catalyses |
| Data do documento: | 13-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | MAROLI NETO, Alberto Jose. Desenvolvimento de catalisadores bifuncionais ZnFe2O4/Nb2O5 para produção sustentável de biodiesel via fotocatálise heterogênea. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2025. |
| Resumo: | O crescimento da população mundial, junto do desenvolvimento constante da sociedade, torna cada vez mais necessário o uso de combustíveis. O biodiesel surge como um combustível renovável que pode ser obtido a partir de matérias-primas de baixo valor agregado, porém esse combustível ainda é pouco utilizado em comparação ao petrodiesel, pois os processos de síntese apresentam baixos rendimentos, problemas ambientais com geração de resíduos e demandam muita energia. A necessidade de processos mais eficientes e que sejam mais ambientalmente amigáveis tornam o processo bifuncional fotocatalítico-ácido uma solução promissora. A utilização de um catalisador ácido junto de um semicondutor sensível à luz visível pode melhorar significativamente o processo de produção do biodiesel. Neste trabalho, foram desenvolvidos catalisadores bifuncionais compósitos de ferrita de zinco/pentóxido de nióbio (ZnFe2O4/Nb2O5) pelo método de co-precipitação hidrotermal em diferentes proporções mássicas entre os compostos (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 e 0:100 %) pentóxido de nióbio e ferrita de zinco respectivamente. Os catalisadores foram caracterizados por Difratometria de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR), Fisissorção de Nitrogênio e Microscopia Eletrônica de Varredura com Energia Dispersiva de Raios X (MEV-EDS). Os catalisadores apresentaram como fases majoritárias ZnFe2O4 e Nb2O5. Foram verificadas vibrações condizentes com as ligações Nb-O, Fe-O e Zn-O que indicam a presença majoritária dos materiais desejados nos catalisadores. Os materiais apresentaram áreas superficiais elevadas, variando de 108 a 166 m2 g-1. Os catalisadores foram posteriormente empregados na reação de esterificação do ácido oleico com metanol com intuito de convertê-lo em oleato de metila (biodiesel). Neste contexto, foram realizados 12 testes ao todo, sendo 6 com a presença e 6 sem a presença de radiação emitida por LEDs. O teste empregando o catalisador composto pela ZnFe2O4 pura na presença de radiação obteve o melhor resultado, convertendo 58,5 % do ácido em biodiesel. Na ausência de radiação, o melhor resultado de conversão (24,7%) foi alcançado pelo Nb2O5. Esses resultados evidenciam que os mecanismos monofuncionais (catálise ácida e fotocatálise heterogênea) prevaleceram em relação a um mecanismo bifuncional. |
| Abstract: | The growth of the world population, together with the constant development of society, makes the use of fuels increasingly necessary. Biodiesel emerges as a renewable fuel that can be obtained from low added value raw materials, but this fuel is still little used compared to petrodiesel, as the synthesis processes present low yields, environmental problems with waste generation and demand a lot of energy. The need for more efficient and environmentally friendly processes makes the bifunctional photocatalytic-acid process a promising solution. The use of an acid catalyst together with a semiconductor sensitive to visible light can significantly improve the biodiesel production process. In this work, bifunctional zinc ferrite/niobium pentoxide (ZnFe2O4/Nb2O5) composite catalysts were developed by the hydrothermal coprecipitation method in different mass ratios between the compounds (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 and 0:100%) niobium pentoxide and zinc ferrite, respectively. The catalysts were characterized by X-ray Diffractometry (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nitrogen Physisorption and Energy Dispersive X-ray Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS). The catalysts presented ZnFe2O4 and Nb2O5 as the majority phases. Vibrations consistent with the Nb-O, Fe-O and Zn-O bonds were verified, indicating the majority presence of the desired materials in the catalysts. The materials presented high surface areas, ranging from 108 to 166 m2 g-1. The catalysts were subsequently used in the esterification reaction of oleic acid with methanol in order to convert it into methyl oleate (biodiesel). In this context, 12 tests were performed in total, 6 with and 6 without the presence of radiation emitted by LEDs. The test using the catalyst composed of pure ZnFe2O4 in the presence of radiation obtained the best result, converting 58.5% of the acid into biodiesel. In the absence of radiation, the best conversion result (24.7%) was achieved by Nb2O5. These results show that the monofunctional mechanisms (acid catalysis and heterogeneous photocatalysis) prevailed over a bifunctional mechanism. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37066 |
| Aparece nas coleções: | PB - Química |
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