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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Rubira, Adley Forti
Título: Compositos Polímero-Óxido Metálico: Obtenção, Caracterização e Determinação de Propriedades Catalíticas
Ano: 1988
Orientador: Prof. Dr. Fernando Galembeck
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: -
Resumo: Polímeros orgânicos (politetrafluoretileno-PTFE e poliolefinas) e lã de vidro foram impregnados com óxidos de manganês(IV) através da imersão destes polímeros em soluções ácidas (H2SO4 e HNO3) ou básicas (NaHC)3) de permanganato de potássio, a cerca de 80°C. A dopagem do MnO2 com íons metálicos, tais como zinco, cobre, cobalto e prata, foi efetuada adicionando-se à solução oxidante um sal do íon metálico desejado, ou por adsorção deste. A impregnação de filmes de PTFE, na ausência de pressão, com óxidos exige uma sorção prévia de ácido acético. Tubos de PTFE podem ser impregnados com MnO2-CuO sem esta etapa de sorção prévia. Os compósitos polímeros-óxidos metálicos foram caracterizados morfológicamente e estruturalmente usando as seguintes técnicas: microscopia eletrônica de varredura, ressonância paramagnética de elétrons, espectroscopia de fotoelétrons e difração de raios X. Foi verificado que: a) os óxidos secos têm a forma de gel poroso com rachaduras e são do tipo manganito de Mn(II) ou filomanganatos; b) os óxidos depositados em tempos de imersão maiores do que 3 horas, apresentam na superfície a predominância de Mn2O3; c) nos óxidos obtidos em tempos menores do que 3 horas, a forma predominante é MnO2; d) a dopagem do MnO2 com Cu , Zn e CO revela, por ressonância paramagnética de elétrons, a presença de Mn(II) em ambiente magneticamente diluído. Os compósitos poliolefinas-óxidos metálicos foram testados cineticamente quanto à capacidade de decomporem água oxigenada. O compósito polietileno de alta densidade (PEAD/MnO2) preparado em meio nítrico, mostrou ser o mais ativo. Os compósitos PTFE/óxidos metálicos e lã de vidro/óxidos metálicos apresentaram atividade catalítica na oxidação de CO a CO2. Foram obtidas taxas de conversão elevadas, dependentes da temperatura, de vazão e de concentração de CO na mistura gasosa sujeita ao catalisador. Os compósitos dopados com cobre mostraram-se mais efetivos do que os não dopados. Os resultados obtidos indicam que PTFE/MnO2-CuO é cerca de 8 vezes mais efetivo na oxidação de CO a CO2 do o que PTFE/MnO2 a 167° C. Unidades auto-contidas (cartuchos) contendo lã, de vidro/MnO2-CuO foram construídas e adaptadas à linha de descarga de gases em veículos de motor à álcool e gasolina. A eficiência do catalisador em motores à álcool foi muito elevada, superior a 90%; em motor à gasolina foi obtida uma menor eficiência.
Abstract: Some organic polymers [polytetrafluorethylene (PTFE) and polyolefins] and glass fiber can be surface-impregnated with manganese (IV), oxides, by immersion in acidic (HNO3, H2SO4) or basic (NaHCO3) solutions of potassium o permanganate, at ca. 80°C. Manganese oxides thus obtained can be doped with some metal tons, such as Zn, Cu, Co, Ag, either by adding these to the solution used in surface impregnation, or by adsorptlon. The impregnation of PTFE with MnO2, in the absence of pressure, requires the previous sorption of acetic acid in the polymer. In the presence of Cu, closed PTFE tubing can be coated without this sorption step. Polymer/metal oxide composites were characterized using the following techniques: scanning electron microscopy, electron spin resonance spectroscopy, photoelectron spectroscopy and X-ray difraction. The results are: a) dry oxide coatings are porous, cracked gels made of Mn(II)-manganite or phylomanganates; b) surfaces of oxides obtained at the longe (> 3 hours) immersion times contain a high Mn(III) / Mn(IV) ratio; at shorter times, Mn(IV) is prevalent; c) MnO2 doped with copper, zinc and cobalt tons contatos Mn(II) in a magnetically-diluted environment, as revealed by ESR. Polyolefin-metal oxide composites have a peroxydasic acitivity. PEAD/ MnO2 ,obtained in the presence of HNO3 is the most active, among those prepared and tested. Polymer/metal oxide and glass fiber/metal oxide composites have a catalytic activity in the CO oxidation reaction in air. High conversion rates can be obtained, depending on temperature, flow rates and CO concentration in the air. Copper, as a dopant, enhanced the catalytic activity of the oxide, by factors as large as eight, depending on the experimental conditions. Self-contained units (cartridges) were built, with glass fiber/MnO2-CuO catalyst, and adapted to the exhaust lines of both ethanol- and gasolin-powered vehicles. The conversion efficiency was highest in the ethanol-powered car, greater than 90%.
Arquivo (Texto Completo): vtls000052702.pdf ( tamanho: 7,36MB )

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