Novo catalisador reciclável baseado em óxidos de molibdénio
2016-11-09
Tatiana Amarante, Patrícia Neves, Anabela Valente, Filipe Paz, Martyn Pillinger e Isabel Gonçalves são autores de um Featured Article do Journal of Catalysis.

A catálise é uma ciência crucial no desenvolvimento de uma sociedade tecnologicamente avançada e sustentável. Um dos maiores desafios existentes em catálise com metais de transição consiste no desenvolvimento de sistemas que combinem vantagens de catalisadores homogéneos (p. ex. elevada atividade e seletividade) e catalisadores heterogéneos (p. ex. mais fácil separação e reutilização do catalisador). Neste sentido, uma das principais estratégias consiste em suportar catalisadores moleculares em suportes sólidos. Contudo, os catalisadores suportados podem sofrer desativação irreversível em meio líquido devido a fenómenos de lixiviação; por outro lado, podem existir dificuldades de acesso das moléculas de reagentes aos centros ativos, afetando a atividade global do catalisador. Uma estratégia muito diferente e promissora consiste em usar materiais que sejam fontes de espécies ativas solúveis no meio reacional, e que o material de partida seja reconstruído in situ após o consumo total dos reagentes, facilitando a separação do catalisador sem recurso à adição de solventes químicos (self-separating catalysts). Apesar de ser uma estratégia muito atrativa, é muito difícil desenvolver sistemas que funcionem desta forma.

Recentemente, investigadores do CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro, do Departamento de Química, da Universidade de Aveiro, descobriram um novo tipo de catalisadores self-separating para reações de oxidação com peróxido de hidrogénio (H2O2), considerado um oxidante amigo do ambiente. O material de partida é um híbrido óxido de molibdénio/triazole, [MoO3(trz)0.5] (1). Este material sólido possui uma estrutura bidimensional (2D), que consiste em camadas de óxido metálico e de ligando 1,2,4-triazole (trz) coordenado ao metal. Quando usado em reações de diversos compostos químicos (álcoois, aldeídos, olefina e sulfuretos), o material 1 converte-se em espécies ativas solúveis na presença de H2O2. Com o consumo total do oxidante, ocorre a reorganização espontânea da estrutura 2D do 1 e este precipita, permitindo a sua direta recuperação e reutilização. Este híbrido é o primeiro exemplo de um catalisador self-precipitating comuma estrutura cristalina 1D, 2D ou 3D. O composto de W análogo a 1, [W2O6(trz)], não exibe este comportamento, mas pode, no entanto, ser utilizado como catalisador heterogéneo convencional.

 

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Figura. Representação esquemática da reação catalítica de epoxidação de cis-cicloocteno (Cy) na presença de 1, usando H2O2 como oxidante. O material 1 reage com o oxidante formando uma solução contendo as espécies ativas de molibdénio. Após a reacção catalítica completa, o 1 precipita espontaneamente.

 

jcat_featured_articles_certificate.jpgO trabalho foi publicado no Journal of Catalysis, tendo sido selecionadopelo editor como um dos quatro Featured Articles do mês de agosto. O Journal of Catalysis foi a primeira publicação académica a surgir no campo da catálise. Os Featured Articles são trabalhos selecionados devido à qualidade da investigação, à clareza da exposição dos resultados ou à novidade das descobertas, e estão disponíveis gratuitamente para o público durante três meses após a sua publicação no respetivo número.

 

T.R. Amarante et al., “Metal oxide-triazole hybrids as heterogeneous or reaction-induced self-separating catalysts”, J. Catal. 340 (2016) 354-367, http://dx.doi.org/10.1016/j.jcat.2016.06.005.

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