| Summary: | O objectivo deste trabalho era encontrar catalisadores ácidos mesoporosos para a conversão das xilanas em furfural, que pudessem substituir o ácido sulfúrico usado no processo industrial. Esta conversão ocorre, em meio ácido, por hidrólise da xilana em xilose que, por sua vez, dá origem ao furfural por desidratação e ciclização. O desempenho destes catalisadores foi estudado na reacção da xilose, o passo limitante, em dimetilsulfóxido ou num sistema bifásico (água/solvente orgânico). Nos Capítulos 2 a 4, descreve-se a actividade catalítica dos heteropoliácidos (HPAs) do tipo Keggin em fase homogénea e heterogénea. O ácido dodetungstofosfórico (PW) foi o HPA mais interessante. O PW foi suportado em sílicas mesoporosas, obtendo-se materiais mais activos do que o PW livre e equiparáveis ao ácido sulfúrico. A lixiviação de PW durante a reacção resultou na perda de actividade nas reutilizações. A actividade de sais de césio de PW livres ou suportados em sílicas mesoporosas foi também estudada na reacção da xilose, não se tendo observado vantagens significativas destes materiais relativamente aos correspondentes de PW. No Capítulo 5 descreve-se a preparação e caracterização de sílicas mesoporosas e um material híbrido contendo grupos ácidos organo-sulfónicos imobilizados. O desempenho catalítico destes materiais foi superior ao obtido com zéolitos comerciais, mas desactivam com o aumento do tempo de residência e, dada a estabilidade térmica dos grupos sulfónicos (até 250 ºC), a sua regeneração não é eficiente. No capítulo 6 descreve-se o desempenho catalítico de zircónias (per)sulfatadas mássicas ou suportadas em sílicas mesoporosas, tendo em atenção o efeito da introdução de alumínio. De um modo geral, estes materiais apresentam maior actividade do que o ácido sulfúrico e obtiveram-se rendimentos em furfural até 50%. Estes catalisadores perdem enxofre em sucessivas reutilizações, o que nem sempre é acompanhado de perda da actividade catalítica. Silicatos microporosos (AM-11) e mesoporosos (Nb-MCM-41) de nióbio também foram testados na reacção da xilose (Capítulo 7). Os catalisadores AM-11 deram maior selectividade (para conversão superior a 80%) do que o Nb-MCM-41e podem ser reciclados sem perda de actividade nem de selectividade. Os silicatos mesoporosos de Al (Al-MCM-41) também foram mais estáveis do que os materiais Nb-MCM-41. No Capítulo 8, descreve-se o desempenho catalítico de óxidos de metais de transição (titanatos, niobatos e titanoniobatos) lamelares ou esfoliados. Os materiais esfoliados foram os catalisadores mais activos, selectivos e estáveis de todos os que foram investigados, com melhor desempenho do que o ácido sulfúrico e alguns zéolitos. O melhor catalisador esfoliado (HTiNbO5-MgO) foi testado na conversão de xilanas-a-furfural.
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