Síntese e caracterização de materiais mesoporosos inorgânico-orgânicos para aplicação na adsorção de gás carbônico

The need to find new technologies to minimize the increasing emission of greenhouse gases on the planet becomes increasingly urgent. Currently processes studied the adsorption technique using mesoporous materials are having enough focus. The family of the SBA is within these materials, which can be highlighted the SBA-15 and SBA-16 as structures with interesting textural properties. In the present work was carried out the synthesis of these materials according to the methodology described in the literature. After these steps, the silicon structures were functionalized by means of impregnation techniques with a branched polyethylenimine polymer etilendiamina (PEI) in the methanolic medium, where the reaction of amines with the silicon structure has ionic character; and graft functionalization with organosilanes, where we used the N [(3-trimetoxissilil) propyl] diethylenetriamine (DT- NNN) where the structure is formed from a group of silicon and three amines. The reaction of this molecule with the silicon surface is performed through a covalent bond. There was also the functionalization of SBA-16 using double functionalization combining the two techniques to get higher percentage amines. The part was proposed recycling of SBA-15 silicon material, which after functionalization, were heat-treated at a temperature of 550 °C for the removal of organic groups. Each functionalization step was performed a new structure functionalization step, where they were repeated 6 times. The materials were characterized by physico-chemical techniques in order to verify the formation of structure and organization. The process of pure CO2 adsorption on functionalized SBA-16 materials, was performed on a volumetric equipment under 1 bar pressure at 45 °C where the sample E-SBA16-10PEI and CC-SBA16-50PEI showing adsorption amounts of 47 mg CO2/g ads and 108 mg CO2/g ads, respectively. Adsorption tests for SBA-15 were also performed at 1 bar and 45 ° C, less amounts of CO2 absorbed were reported out for samples with DT and this is related to loss of efficiency of amines. This behavior was not observed in the samples impregnated with PEI.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A necessidade de encontrar novas tecnologias para a minimização da emissão crescente de gases poluentes no planeta se torna cada vez mais urgente. Dos processos estudados atualmente a técnica de adsorção utilizando materiais mesoporosos vêm tendo bastante enfoque. A família do SBA está dentro desses materiais, onde pode ser destacado o SBA-15 e SBA-16 como estruturas com propriedades texturais interessantes. O presente trabalho realizou a síntese destes materiais de acordo com a metodologia descrita na literatura. Após estas etapas, as estruturas de silício foram funcionalizados através das técnicas de impregnação com um polímero Polietilenimina ramificada com etilendiamina (PEI) em meio metanólico, onde a reação das aminas com a estrutura de silício apresenta caráter iônico; e a funcionalização por enxerto com organossilanos, empregando o N-[(3-trimetoxissilil)propil] dietilenotriamina (DT-NNN), onde a estrutura é formada de um grupo de silício e três aminas. A reação dessa molécula com a superfície de silício é realizada através de uma ligação covalente. Também houve a funcionalização do SBA-16 utilizando a dupla funcionalização combinando as duas técnicas para obter uma maior porcentagem aminas. A parte foi proposta a reciclagem do material de silício SBA-15, onde após a funcionalização, foram tratados termicamente a uma temperatura de 550 °C para a eliminação dos grupos orgânicos. A cada etapa de funcionalização foi executada na estrutura uma nova etapa de funcionalização, onde estas foram repetidas por 6 vezes. Os materiais foram caracterizados por técnicas físico-químicas no intuito de verificar a formação da estrutura e sua organização. O processo de adsorção de CO2 puro para o material SBA-16 funcionalizado foi executado em um equipamento volumétrico sob pressão de 1 bar a 45 °C, onde a amostra E-SBA16-10PEI e CC-SBA16-50PEI exibiram quantidades de adsorção de 47 mg CO2/g ads e 108 mg CO2/g ads, respectivamente. Os ensaios de adsorção para o SBA-15 foram realizados também a 1 bar e 45 °C, e menos quantidades de CO2 adsorvidos foram reportadas para as amostras com DT e isto pode ser relacionada a perda da eficiência das aminas. Esse comportamento não foi observado nas amostras impregnadas com PEI