CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - ICEX 32.270-901 - BELO HORIZONTE - MG TEL.: (31) 3499-5732 FAX: (31) 3499-5700

TESES/DISSERTAÇÕES DEFENDIDAS NO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DEZEMBRO/1999 A ABRIL - 2000

12."Síntese, Caracterização e Propriedades Catalíticas de Magnetitas

Dopadas com Manganês ou Magnésio"

Luiz Carlos Alves de Oliveira

Mestrado - 14.03.2000

Orientador: Prof. José Domingos Fabris

Resumo: Magnetitas do tipo Fe_3-xM_xO₄ (onde M = Mn ou Mg) dopadas com diferentes proporções de Mn ou Mg foram sintetizadas e caracterizadas por espectroscopia Mössbauer, difratometria de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TG), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e redução a temperatura programada (RTP). Os dados Mössbauer e DRX confirmam a incorporação tanto de Mn como de Mg na estrutura das magnetitas. As amostras contendo Mn foram testadas em reações de: oxidação de CO em fase gasosa e oxidação de clorobenzeno em fase líquida na presença de H₂O₂. As amostras contendo Mg foram testadas apenas em reações de oxidação de CO. Durante a oxidação de CO, observou-se que com o aumento da temperatura as magnetitas sofrem as seguintes transformações Fe₃O₄ (magnetita) g-Fe₂O₃ (maghemita) a-Fe₂O₃ (hematita). A presença de Mn na estrutura diminui significativamente a temperatura da transição maghemita – hematita enquanto o Mg tem um efeito oposto, tendendo a estabilizar a fase maghemita. A baixas temperaturas, a fase magnetita mostra a maior atividade catalítica para a oxidação de CO comparada às fases maghemita e hematita. A altas tempreaturas a fase mais estável nas condições de reação é a hematita que mostra alta atividade para a oxidação de CO. Um mecanismo do tipo Mars-van Krevlin envolvendo espécies superficiais Fe⁺² e Fe⁺³ durante a oxidação de CO é proposto. As magnetitas contendo Mn foram testadas também na oxidação de clorobenzeno em meio aquoso na presença de H₂O₂. Observou-se que a presença de Mn na magnetita favorece a conversão de clorobenzeno. As amostras mostraram-se também ativas para a decomposição de H₂O₂. Estudos mecanísticos sugerem que as reações procedem através de radicais livres que são formados a partir de H₂O₂ na superfície das magnetitas que levam à oxidação do composto orgânico ou à decomposição da H₂O₂.