Investigação in situ dos sítios ácidos em materiais porosos: uma abordagem experimental e teórica

Abstract

A conversão da biomassa em produtos de alto valor agregado é possível com a utilização de potenciais catalisadores, como sistemas zeolíticos protonados (Gomes et al., 2024). Essas características influenciam significativamente o grau de conversão das reações e a vida útil do catalisador. Pois, são aspectos que estão diretamente relacionados à natureza, ao número e à distribuição dos locais ácidos dentro da rede cristalina de materiais zeolíticos (Palčić e Valtchev 2020). Os estudos das propriedades desses catalisadores, incluindo a sua caracterização, podem ser realizados por dessorção térmica programada, difração de raio X, ressonância magnética nuclear e espectroscopia raman, as quais permitem entender a natureza dos sítios ativos. No entanto, maiores informações relacionadas às interações adsorvato-adsorvente podem ser adquiridas por métodos de radiação de infravermelho (IV), uma vez que fenômenos que ocorrem em frequências na ordem de 1013 e 1015 Hz podem ser observados (Paul et al., 2018). A espectroscopia IV tem sido uma excelente ferramenta na ciência de uma infinidade de aluminosilicatos desde 1950 resultando em impactos significativos no conhecimento da estrutura de sítios ácidos de Brønsted (SAB) e sua interação com sítios ácidos de Lewis (SAL) (Bordiga et al., 2015). Nesse contexto a piridina (Py) é uma molécula sonda comumente empregada para avaliação da acidez (Boronat e Corma 2019). No entanto, medidas de espectroscopia IV em condições reais de reação sobre a interface de um determinado catalisador tornam-se desafiador devido à diferença de sensibilidade das espécies que absorvem a radiação de IV e a complexidade de reações paralelas que podem direcionar a formação de intermediários. Nesse sentido, a adição de cálculos de estruturas eletrônicas torna-se fundamental para uma maior compreensão dos sítios ácidos e o ambiente no qual estão localizados (Gomes et al., 2024). Nossa contribuição científica tem como objetivo demonstrar o impacto das implicações da estrutura de poros e cavidades, bem como a localização dos sítios ácidos na adsorção de Py em zeólitas H-MOR e H-Y por meio da espectroscopia de IV in situ e cálculos computacionais quânticos.