Oxidação do cicloexano a cicloexanol e cicloexanona com catalisadores de cobre-níquel (CuNi)

Abstract

O ácido adípico (matéria-prima para a produção do nylon-6,6) pode ser produzido em duas etapas, as quais compreendem a oxidação do cicloexano para a obtenção da mistura “KA-oil” correspondente (cicloexanol-cicloexanona) e posterior oxidação desta mesma mistura para a produção do ácido. Neste trabalho, o foco foi direcionado para a primeira etapa, com ênfase em catalisadores bimetálicos de cobre-níquel, que são metais encontrados em abundância e possuem baixo custo. Assim, catalisadores de CuNi suportados em SiO2, carvão ativado, Al2O3, TiO2 e SiO2-Al2O3 foram sintetizados no presente trabalho. Os catalisadores e suportes foram caracterizados pelas seguintes técnicas: análise textural via fisissorção de nitrogênio, onde os valores das áreas específicas dos catalisadores apresentaram valores próximos aos dos respectivos suportes; a detecção de picos referentes aos componentes do catalisador por meio da difração de raios-X (DRX); espectroscopia de raios-X por dispersão em energia (EDX); microscopia eletrônica por varredura (MEV); redução à temperatura programada (TPR), onde também foi possível observar as interações entre os metais da fase ativa, com o CuNi/TiO2 sendo aquele com a maior influência do Cu; observação da acidez das amostras através da dessorção à temperatura programada de amônia (TPD-NH3), onde o CuNi/Siral apresentou a maior acidez; espectroscopia de reflectância difusa (DRS) no ultravioleta visível (UV-vis); desidrogenação de cicloexano, na qual o catalisador suportado em TiO2 apresentou as maiores taxas de reação. Finalmente, esses catalisadores foram avaliados na oxidação do cicloexano, efetuada em fase líquida, à pressão ambiente, num balão de fundo redondo conectado a um condensador, durante 2 horas. Dentre os catalisadores empregados, o CuNi/Siral foi o que apresentou maior conversão e também maior rendimento, além da maior dispersão do cobre na superfície, da maior influência do níquel na interação cobre-níquel e maior acidez em comparação com os outros catalisadores utilizados nesta dissertação. Posteriormente, este mesmo catalisador foi submetido a três testes catalíticos, com variação das condições reacionais e comparação com os resultados anteriores, onde foi possível constatar que o CuNi/Siral se manteve estável, sem apresentar alteração na reação.