Imagens HAADF de 2,4% Au - 2,4% Pd - 0,2% Pt / TS-1 amostra calcinada. Crédito:Dr. Qian He
Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) tem muitos usos industriais, do tratamento de água e branqueamento à síntese química. Embora o processo atual de produção seja altamente eficiente, requer uma grande infraestrutura. Trabalho realizado recentemente em colaboração com um parceiro industrial, e publicado na ChemCatChem, demonstra um método para a síntese direta de H 2 O 2 de hidrogênio e oxigênio, usando um silicato de titânio comercial chamado TS-1, como suporte para os catalisadores Gold Palladium (AuPd) e Gold Palladium Platinum (AuPdPt), uma reação que pode ser realizada in situ como a primeira etapa de um processo de fabricação. Isso mostra que a introdução de pequenas concentrações de platina em um catalisador AuPd / TS-1 com suporte pode aumentar significativamente a seletividade catalítica para H 2 O 2 , melhorando os rendimentos gerais e representando um sistema promissor para explorar a síntese direta de H 2 O 2 .
Peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) é um poderoso, oxidante industrial ecologicamente correto, que (em contraste com outros agentes oxidantes comuns) produz apenas água como subproduto. H 2 O 2 é usado principalmente para branquear papel e têxteis, e em síntese química, e está sendo cada vez mais usado para tratar resíduos industriais em preferência a oxidantes contendo cloreto. Demanda global de H 2 O 2 deverá ultrapassar 5,5 milhões de toneladas até 2020, com a demanda crescendo a uma taxa de 4% ao ano. O aumento da demanda vem principalmente da indústria de síntese química, com H 2 O 2 usado na produção de óxido de propileno e oxima de ciclohexanona, principais intermediários para a produção de polímeros.
No momento, o peróxido de hidrogênio é quase totalmente produzido através do processo de oxidação da antraquinona (AO), desenvolvido pela BASF em 1939. O processo AO é extremamente eficiente, mas também é um processo complexo que requer operação em uma escala muito grande, o que impede H 2 O 2 de serem produzidos no ponto de uso. Também é instável em temperaturas relativamente amenas, e requer o uso de agentes estabilizadores ácidos para evitar que se decomponha em água. O uso desses agentes ácidos pode causar corrosão nos reatores, e resulta em custos significativos para o uso, quem deve removê-los de seus fluxos de produtos.
O professor Graham Hutchings, da Cardiff University, e sua equipe de designers de catalisadores têm investigado métodos para sintetizar diretamente H 2 O 2 de hidrogênio e oxigênio, para fornecer um processo mais verde para H 2 O 2 geração que pode ser adotada no ponto de uso. Tendo demonstrado anteriormente um aumento na seletividade catalítica para a síntese direta de H 2 O 2 com a adição de platina (Pt) a um catalisador de ouro-paládio bimetálico (AuPd) suportado em dióxido de cério e dióxido de titânio, neste trabalho, eles investigaram o uso de um silicato de titânio zeótipo comercial (TS-1) como suporte para catalisadores de nanopartículas de AuPdPt para H direto 2 O 2 síntese, em colaboração com um parceiro industrial. A análise na ePSIC mostrou que a razão Au:Pd mudou de acordo com o tamanho das nanopartículas, com alguns pequenos contendo nada além de paládio.
A morfologia das nanopartículas
O Prof. Hutchings diz:"Nós nos especializamos em 'reações razoavelmente desafiadoras, 'e o acesso ao ePSIC é fundamental para o nosso trabalho. Reservamos tempo em blocos de três dias - neste caso, no microscópio E01-JEM ARM 200CF - para realizar Microscopia Eletrônica de Transmissão de Varredura (STEM) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (X-EDS). Os membros da nossa equipe são treinados para usar o microscópio e processar os dados, e ser capaz de olhar para a morfologia das nanopartículas, e fazer uma análise elementar, é extremamente valioso. "
A equipe conseguiu demonstrar a eficácia dos catalisadores AuPd e AuPdPt suportados por TS-1 para a síntese direta de H 2 O 2 , e estabeleceu um método para conferir estabilidade ao catalisador por meio de tratamento térmico apropriado, mantendo a estrutura MFI do zeótipo. Eles mostraram que, através da introdução de pequenas concentrações de platina em um catalisador AuPd / TS-1 suportado, é possível aumentar significativamente a seletividade catalítica para H 2 O 2 , melhorando os rendimentos gerais e representando um sistema promissor para explorar a síntese direta de H 2 O 2 . Esta foi a primeira etapa de um projeto para desenvolver um procedimento para sintetizar H 2 O 2 in situ e depois usá-lo em reações químicas. O trabalho foi concluído, e mais artigos serão publicados oportunamente.
