Revista de Nanomateriais e Nanotecnologia Molecular

Óxido de gálio mesoporoso como catalisador para a síntese de N-octilcarbamato de propila a partir de CO2, n-propanol e n-octilamina

Javishk Shah, Jeremiah Ort e Maria L Carreon

Contexto: Há um interesse crescente em considerar o dióxido de carbono como um recurso e uma oportunidade de negócio em vez de um resíduo com um custo de descarte. Entre as várias motivações específicas para produzir produtos químicos de plataforma, como carbamatos, a partir de CO2, estão o baixo ou zero custo dessa matéria-prima e o potencial de ser uma rota economicamente mais eficiente. No entanto, esse caminho requer o desenvolvimento de materiais com morfologias ajustáveis ​​e propriedades texturais que apresentem desempenho catalítico aprimorado, propriedades estruturais e de adsorção distintas do que aquelas de materiais convencionais. O óxido de gálio pode ser projetado racionalmente em materiais porosos cristalinos que combinam propriedades altamente desejáveis, como morfologia controlada, microporos uniformes e altas áreas de superfície com estabilidade química e térmica excepcional.

Método: A síntese foi realizada em um reator em batelada com óxido de gálio mesoporoso como catalisador, enquanto n-octilamina e nproponal foram os reagentes. O reator foi pressurizado com CO2. A temperatura da reação foi de 200°C e o tempo de reação é de 24 h.

Resultados: Óxido de gálio γ-mesoestruturado de alta área de superfície foi testado como um catalisador para a síntese de carbamatos a partir de CO2. Os catalisadores mesoestruturados apresentaram uma alta conversão de ≈ 69%, muito maior do que suas contrapartes não mesoestruturadas. Após a reciclagem dos catalisadores, a fase de óxido de gálio γ foi preservada e apresentou apenas uma ligeira diminuição na atividade catalítica. A seletividade dos carbamatos foi maior em diâmetros de poros pequenos, o que pode ser atribuído à difusão aprimorada do carbamato de cadeia linear em comparação aos derivados de ureia ramificados.

Conclusão: Os resultados deste trabalho demonstram o uso bem-sucedido do óxido de gálio mesoestruturado para a síntese de carbamatos a partir de CO2. A alta conversão do óxido de gálio γ mesoestruturado em comparação aos catalisadores não mesoestruturados pode ser atribuída à alta área de superfície.