Estudo da adsorção do líquido iônico [BMIM]+[BF4]­ - sobre ꝩ Al2O3 por cálculos ab initio

• Main Author: Martins, Mateus José Fernandes
• Other Authors: Leitão, Alexandre Amaral
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) 2017
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Simulação computacional; Adsorção; Gama-­alumina; Líquidos iônicos
• Online Access: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4303

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O líquido iônico prepara e estabiliza as nanopartículas de irídio que catalisam as reações de hidrogenação dos compostos aromáticos. Os líquidos iônicos possuem diversas aplicações, porém possuem um custo muito elevado. Por isso, a ideia de suportá­los em compostos já utilizados para esse fim é interessante, pois suportados, a quantidade necessária nas reações será menor. Dentre vários tipos de suportes catalíticos existentes, um dos mais importantes industrialmente é o óxido de alumínio, também conhecido como alumina, que possui a fórmula molecular Al2O3. A alumina possui uma grande variedade de estruturas de transição, dentre as quais se destaca a forma ꝩ . A gama­-alumina ( ꝩ-­Al2O3) é um material de imensa importância industrial e é usada como suporte catalítico automotivo e industrial, por exemplo, na catálise do refinamento do petróleo. Nesse trabalho foi realizado um estudo de simulação da adsorção do líquido iônico [BMIM]+[BF4]­ sobre a superfície (100) de gama­alumina visando uma compreensão a nível atômico da interação entre as espécies citadas. Para esse melhor entendimento foram obtidos resultados geométricos e energéticos de várias conformações do líquido iônico sobre a superfície do óxido para depois serem realizados cálculos de pós­processamento tais como, análise de Bader, análise da densidade de cargas e a obtenção das frequências vibracionais. Os resultados energéticos mostraram que a conformação do líquido iônico sobre a superfície altera significativamente a energia do sistema, inspirando uma busca global dos sítios superficiais. A análise de Bader forneceu a localização das cargas do sistema enquanto o estudo da densidade de cargas mostrou detalhes das interações presentes na adsorção. Com a obtenção das frequências vibracionais foi possível simular espectros vibracionais na região de IV. === Ionic liquids are, by definition, salts formed by an organic cation and an inorganic anion, with a low melting point. An important application of ionic liquids is that they can replace conventional solvents. Recently, they were also used as co­catalysts (in the form of solvents) for metallic clusters, in the process of removal of aromatics from petroleum. The ionic liquid prepares and stabilizes the iridium nanoparticles that catalyze the reactions of hydrogenation of aromatic compounds. Ionic liquids have several applications,however they have a very high cost. Therefore, the idea of supporting them in compounds already used for this purpose is interesting because when they are supported, the required amount in the reactions will be less. Among several types of catalyst supports existing, one of the most important industrially are aluminum oxide, also known as alumina, which has the molecular formula Al2O3. Alumina has a variety of transitional structures, among which stands out the form g. The gamma-­alumina ( ꝩ-Al2O3) is a material of great industrial importance and is used as catalytic support automotive and industrial, for example in the petroleum refining catalysis. In this present work we present a simulation study of adsorption of the ionic liquid known like [BMIM]+ [BF4]­-on the (100) surface of gama­-alumina looking for an understanding at the atomic level about the interaction between the species cited. For a better understanding, the results have been obtained from geometries and the energies of several conformations of the ionic liquid on the surface oxide for after realize calculations post­processing such as analysis of Bader, charge density analysis and obtaining the vibrational frequencies. The energetic results, showed that the conformation of the ionic liquid on the surface significantly changes the system power, suggesting a global search of surface sites. The Bader's analysis, provides the location of system load while the study of the charge density shows the details of the interactions present in the adsorption. With the vibrational frequencies was possible to simulate vibrational spectra in the IR region.