Desenvolvimento de xerogéis de carbono magnéticos para o processo de oxidação catalítica com peróxido de hidrogénio
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abstract
A new method for the preparation of magnetic carbon xerogels is presented in this work. As shown from the
characterization performed, it was possible to obtain materials with very different properties just by inclusion
of iron and/or cobalt precursors during the sol-gel polycondensation of resorcinol and formaldehyde,
followed by thermal reduction at 800 oC under N2 atmosphere. Taking into account the performance of the
developed materials in the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) of highly concentrated 4-nitrophenol
solutions (4-NP, 5 g L-1), an important synergistic effect between phases was shown to arise from the inclusion
of metals in the carbon xerogels. Specifically, complete 4-NP removal was obtained in only 1 h of reaction in
the presence of the magnetic carbon xerogel with iron and cobalt embedded in its structure (CX/CoFe), with
[4-NP]0 = 5 g L-1, [H2O2]0 = 17.8 g L-1 (stoichiometric), T = 50 oC, pH = 3, in the presence of 2.5 g L–1 CX/CoFe
(corresponding to a pollutant/catalyst mass ratio of 2).
The results shown may open future prospects for the development of materials with high performances in
other catalytic applications, in addition to the CWPO processes.
Neste trabalho é apresentada uma nova metodologia para a preparação de xerogéis de carbono magnéticos.
Como demonstrado através da caraterização efetuada, foi possível obter materiais com propriedades
bastante distintas apenas por inclusão de precursores de ferro e/ou cobalto durante a reação de
policondensação sol-gel entre o resorcinol e o formaldeído, seguida da redução térmica a 800 oC em
atmosfera de N2. Tendo em conta o desempenho dos materiais desenvolvidos na oxidação catalítica com
peróxido de hidrogénio (CWPO) de soluções concentradas (5 g L-1) de 4-nitrofenol (4-NP) foi demonstrado
um importante efeito sinérgico entre as duas fases sólidas decorrente da incorporação dos metais nos
xerogéis de carbono. Concretamente, conseguiu-se uma remoção completa de 4-NP em apenas 1 h de reação
na presença de xerogel de carbono com ferro e cobalto incorporados na sua estrutura (CX/CoFe), para
soluções contendo [4-NP]0 = 5 g L-1, [H2O2]0 = 17.8 g L-1 (estequiométrica), t = 50 oC, pH = 3 e na presença de
2.5 g L–1 de CX/CoFe (correspondendo a uma razão mássica poluente/catalisador de 2).
Os resultados apresentados podem abrir caminho ao desenvolvimento de materiais com elevados
desempenhos noutras aplicações catalíticas, para além dos processos de CWPO.
