BR102012006708A2 - Catalisadores antififílicos baaseados em compostos de nióbio modificados, preparação e uso em reações de oxidação - Google Patents

Abstract

Catalisadores antififílicos baaseados em compostos de nióbio modificados, preparação e uso em reações de oxidação. A matéria tratada descreve um processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, como nióbia, acetatos, cloretos ou "filter cake", um surfactante e peróxido de hidrogênio ou peróxido orgânico - peróxido de metiletil cetona e peróxido de benzoíla-, bem como o produto e o uso desses nanomateriais em reações de oxidação. O processo, então, consiste na obtenção de nióbia impregnada com um sufactante e, posterior tratamento desta com peróxido de hidrogênio, ou ainda, com peróxidos orgânicos. As nanopartículas antifílicas desenvolvidas são estáveis na interface solvente polar/solvente apolar, por exemplo, acetonitrila/hexano. Isto permite o uso das mesmas em processos oxidativos e em sistemas bifásicos autoextrativos, tais como em reações de oxidessulfurização, no refino de biomassa, oxidação de dienos e alcóois, além da síntese de fármacos exige elevada pureza.

Description

“CATALISADORES ANFIFÍLICOS BASEADOS EM COMPOSTOS DE NIÓBIO MODIFICADOS, PREPARAÇÃO E USO EM REAÇÕES DE OXIDAÇÃO” A matéria tratada descreve um processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, como nióbia, acetatos, cloretos ou “filter cake”, um surfactante e peróxido de hidrogênio ou peróxido orgânico -peróxido de metiletil cetona ou peróxido de benzoíla-, bem como o produto e o uso desses nanomateriais em reações de oxidação. O processo, então, consiste na obtenção de nióbia impregnada com um surfactante e, posterior tratamento desta com peróxido de hidrogênio, ou ainda, com peróxidos orgânicos. As nanopartículas anfifílicas desenvolvidas são estáveis na interface solvente polar/solvente apoiar, por exemplo, água/óleo. Isto permite o uso das mesmas em processos oxidativos e em sistemas bifásicos auto-extrativos, tais como em reações de oxidessulfurização, no refino de biomassa, oxidação de dienos e alcoóis, além da síntese de fármacos que exige elevada pureza.

Grande parte da matriz energética mundial é baseada em combustíveis fósseis. Estimativas do Ministério de Minas e Energia mostram que cerca de 39,1% de toda energia consumida no Brasil é oriunda de petróleo (Disponível em: http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/galerias/arquivos/apresentacao/ energia_alternativa.pdf. Acessado em 14/02/2012). O petróleo apresenta alguns problemas, dentre eles, a presença de compostos nitrogenados e sulfurados, que são causadores de chuva ácida. As indústrias petroquímicas possuem processos que consistem na remoção desses contaminantes e o processo como um todo é denominado de hidrotratamento (HDT). Dentre os processos conhecidos como HDT, os responsáveis pela remoção de compostos sulfurados e nitrogenados são chamados de hidrodessulfurização (HDS) e hidrodesnitrogenação (HDN), respectivamente. O hidrotratamento consiste no tratamento de frações de petróleo através da adição de gás hidrogênio, na presença de um catalisador, sob determinadas condições de temperatura (320 a 380°C) e pressão (3 a 7 MPa) (LIZAMA, L.; KLIMOVA, T. Applied Catalysis B: Environmental, v. 82, p. 139-150, 2008). O HDT é muito eficiente para remoção dos contaminantes sulfurados e nitrogenados, porém não removem baixas concentrações desses contaminantes. Os processos de dessulfurização/desnitrogenação oxidativa (oxitratamento ou ODT) surgem como um processo complementar ao HDT e têm como finalidade a remoção de baixos teores de enxofre e de nitrogênio que não são removidos pelo processo HDT. Esses processos são baseados na oxidação parcial das moléculas sulfuradas ou nitrogenadas, e posterior extração dos compostos oxidados pela fase polar. A Figura 1 mostra de maneira esquemática a rota do processamento de cargas de petróleo para remoção de altas quantidades de enxofre, onde são combinados processos de HDS-ODS, em uma refinaria de petróleo (DE SOUZA, W. F. et al. Applied Catalysis A: General, v. 360, p. 205-209, 2009).

Diversos trabalhos relatam o desenvolvimento de novos catalisadores para a remoção oxidativa de compostos sulfurados e/ou nitrogenados de petróleo. Estes trabalhos têm focado no uso de catalisadores baseados em compostos de níquel, molibdênio, ferro, ouro, cromo ou suas misturas (STANISLAUS, A.; MARAFI, A.; RANA, M. S. Catalysis Today, v. 153, p. 1-68, 2010). As reações de oxidessulfurização são baseadas na oxidação das moléculas contendo enxofre, tais como tiofeno, dibenzotiofeno, 3,6-dimetil-dibenzotiofeno. Nessas reações as moléculas são oxidadas aumentando a sua polaridade. Assim, é possível removê-las através de uma extração líquido/líquido. Pode-se ainda efetuar a reação em um processo auto-extrativo, no qual uma mistura do hidrocarboneto com um solvente polar (por exemplo, água ou acetonitrila) permita que, durante a oxidação para sulfona, o composto migre para o solvente polar, possibilitando sua retirada ao se separar os dois líquidos (DE SOUZA, W. F.; PEREIRA, M. C.; OLIVEIRA, L. C. A. In Press, 2012). O grande entrave para a tecnologia citada anteriormente é que a molécula alvo está presente na fase orgânica (hidrocarboneto) e os catalisadores normalmente empregados não têm afinidade com essa fase. Assim, faz-se necessário promover uma grande agitação da solução para que a molécula interaja com o catalisador e seja oxidada, levando a grandes gastos energéticos. A tecnologia desenvolvida na presente invenção, por sua vez, trata da preparação de um catalisador com afinidade química por solventes polares e apoiares, o que permite maior contato entre as fases. Desse modo, a molécula alvo é oxidada na superfície do catalisador, e migra para a fase extratora, devido ao aumento de polaridade (Figura 2).

Alguns documentos relatam o desenvolvimento de nanopartículas anfifílicas para diversas aplicações, como carreadores de droga, liberação controlada de drogas, remoção de contaminantes ambientais e catálise em sistemas bifásicos (US2010203142; US7901657B2; US201019006; WO2011131681; W02009151490). É importante ressaltar que os sistemas encontrados, são diferentes do aqui proposto, onde são produzidas nanopartículas anfifílicas baseadas em compostos de nióbio, com alta capacidade oxidante, para uso em catálise de interface. Além disso, o material apresenta alta estabilidade na interface água/óleo, o que permite o seu uso por um tempo maior. Portanto, a tecnologia desenvolvida pode ser aplicada em reações envolvendo duas fases líquidas, onde se tem uma fase polar e outra apoiar. O material desenvolvido na presente invenção é capaz de atuar na interface líquido/líquido, conforme é apresentado na Figura 2.

Crossley e colaboradores recentemente relataram a importância de catalisadores que apresentam afinidades por líquidos polares e apoiares (catalisadores anfifílicos). Descrevem o uso de nanopartículas suportados em compósitos com nanotubos de carbono - óxido inorgânico (MgO) nas reações de desoxigenação e condensação em um sistema bifásico (água-óleo). Os nanotubos de carbono têm a finalidade de conferir afinidade à fase orgânica devido ao caráter apoiar dos compostos de carbono. Como o óxido inorgânico (MgO) tem afinidade pela fase aquosa, os catalisadores tendem a permanecer nessa fase, e com a incorporação de nanotubos de carbono, o compósito fica na interface, pois o nanotubo, como relatado acima, tem maior afinidade pela fase orgânica. Os autores mostram a importância desses materiais em diversas reações, onde se tem duas fases, como no refino de biomassa, síntese de produtos farmacêuticos, entre outras (CROSSLEY, S. et al. Science, 327, p. 68-72, 2010; COLE-HAMILTON, D. J. Science, v. 327, p. 41-42, 2010).

Por outro lado, compostos de nióbio vêm sendo empregados em reações de oxidação de alcoóis, alquenos e glicerina (ZIOLEK, M. et al. Applied Catalysis A: General, v. 391, p. 194-204, 2011; WACHS, I. E. et al. Catalysis Today, v. 28, p. 199—205, 1996; DEO, G.; WACHS, I. E. Journal of Catalysis, v. 129, p. 307-312, 1991). Nesses trabalhos os compostos de nióbio na presença de oxigênio molecular ou peróxido de hidrogênio são empregados como agentes oxidantes. Diferente da presente tecnologia que emprega oxi-hidróxidos de nióbio sintéticos e modificados superficialmente, os trabalhos supracitados empregam óxidos de nióbio comerciais ou incorporados à estrutura de silicatos mesoporosos. É importante ressaltar que o Brasil possui a maior reserva e produção mundial de nióbio, sendo que este elemento tem sido empregado basicamente para compor ligas metálicas especiais. A indústria de nióbio vem buscando novas alternativas de uso dos compostos de nióbio visando aplicações estratégicas de médio-longo prazo para as reservas do mineral (Disponível em: www.cbmm.com.br. Acessado em 09/02/2011). Dessa forma, as nanopartículas da presente invenção apresentam-se como uma alternativa em potencial para uso como catalisadores para aplicações na área de refino de petróleo, bem como, na área ambiental.

Os documentos P11003200-2, de 2011 e PI0705991-4, de 2008 descrevem processos de produção e uso de óxido de nióbio com propriedades ácidas e oxidantes a partir de fontes de nióbio de baixo custo. O documento PI0904580-5, de 2009, visa a obtenção de acroleína a partir de glicerol residual da produção de biodiesel, empregando catalisadores à base de nióbio. A presente invenção difere dos relatados acima, primeiro porque na síntese dos materiais os hidróxidos de metais alcalinos foram substituídos por hidróxido de amônio visando à obtenção de materiais com menores tamanhos de partículas e, consequentemente maior atividade catalítica. Segundo, porque nas superfícies dos oxi-hidróxidos de nióbio foram incorporados espécies de surfactantes, a fim de conferir propriedades hidrofóbicas ao material.

Em outro aspecto, o uso de surfactante visando modificar as propriedades químicas de nióbias sintéticas é uma das etapas que reforçam o a novidade da presença tecnologia. Dessa forma, Antonelli e colaboradores usaram surfactante na síntese de silicatos mesoporosos onde são incorporados espécies de nióbio, mas diferente da tecnologia ora apresentada removem o agente surfactante através de calcinação (ANTONELLI, D. M. Inorganic Chemistry, v. 35, p. 3126-3136, 1996). Já o pedido de patente US2008/0194400 A1 (Multi-layer catalyst made from niobium for the catalytic conversion of hydrocarbons) aborda as propriedades catalíticas ácidas dos compostos de nióbio para reações de conversão de hidrocarbonetos, sem abordar as propriedades oxidativas como no presente caso.

Assim a matéria tratada apresenta três importantes diferenças com relação às já existentes: (i) nova rota de síntese de catalisador baseado em compostos de nióbio, materiais com propriedades catalíticas especiais para reações oxidativas de diferentes compostos de interesse industrial, tais como, alquenos, alcoóis, poluentes nitrogenados e sulfurados presentes em corrente de petróleo; (ii) síntese de um catalisador híbrido modificado superficialmente pela incorporação de moléculas de surfactantes capazes de conferir propriedades hidróficas ao material, sem no entanto perder afinidade por solventes polares tornando-o versátil para reações em sistemas bifásicos; e (iii) elevada capacidade de oxidação devido à rota de síntese empregada onde o material não passa pela etapa de calcinação tornando possível a geração de grupos peroxos (altamente oxidantes) pelo simples tratamento do material com peróxido de hidrogênio. Além disso, o material apresenta propriedades de ativação não apenas do agente oxidante - peróxido de hidrogênio ou peróxido orgânico, mas também de oxigênio molecular, o que torna o processo industrial mais simples e menos oneroso.

Portanto, o catalisador desenvolvido (híbrido nióbia/surfactante) na presente invenção possui algumas características, tais como: (i) Apresenta alta estabilidade entre as fases polar e apoiar; (ii) Apresenta sítios oxidantes altamente reativos (grupos peroxos), capazes de oxidar compostos sulfurados/nitrogenados de petróleo visando produzir correntes de petróleo que atendam a legislação brasileira quanto ao teor de enxofre permitido; e, (iii) Possibilita a oxidação do composto na fase orgânica, e posterior migração para a fase aquosa, o que permite a remoção, através da separação líquido-líquido, possibilitando seu uso também em sínteses de fármacos de elevada pureza; (iv) É facilmente separado do meio reacional para reusos, pois as nanopartículas são mais facilmente recuperáveis; e, (v) Estabilizam emulsões água-óleo tornando o processo atrativo também do ponto de vista econômico.

Assim a Figura 3 apresenta um esquema simplificado das modificações realizadas na superfície do catalisador dessa invenção, onde pode ser observada a presença de sítios peroxos (O-O). Esses sítios são altamente reativos para reações de oxidação. A tecnologia ora apresentada realiza modificações nos processos anteriormente citados, e consiste em impregnar um composto orgânico (surfactante) na superfície do material, de modo a conferir caráter hidrofóbico ao composto de nióbio para que ele seja estável na interface solvente polar-solvente apoiar.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Figura 1 mostra um esquema do processo combinado HDS-ODS em uma refinaria de petróleo. Na invenção ora proposta é utilizado o processo ODS, circulado na figura. A Figura 2 mostra um esquema simplificado do catalisador desenvolvido, estável, entre as fases orgânica e aquosa. A Figura 3 apresenta um esquema simplificado das modificações realizadas na superfície do catalisador. A Figura 4 mostra as imagens por microscopia eletrônica de transmissão para a nióbia tratada sem surfactante (a) e para a nióbia tratada sintetizada na presença de um surfactante (b). A Figura 5 ilustra a imagem por microscopia ótica do catalisador na emulsão. A Figura 6 mostra o cromatograma de CG-MS para o padrão de dibenzotiofeno 1000 mgL"1, na fase orgânica, após 60 minutos de reação para fase orgânica (catalisador em hexano) e após 60 minutos de reação para a fase aquosa (catalisador em acetonitrila (ACN)).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A matéria tratada descreve um processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, como nióbia, acetatos, cloretos, ou “filter cake”, um surfactante e peróxido de hidrogênio ou peróxido orgânico, bem como o produto e o uso desses nanomateriais em reações de oxidação. O processo consiste na obtenção de nióbia impregnada com um surfactante e posterior tratamento com peróxido de hidrogênio ou peróxido orgânico, como peróxido de metiletil cetona ou peróxido de benzoíla. As nanopartículas desenvolvidas apresentaram afinidades por líquidos polares e apoiares (anfifílicas) estáveis na interface solvente polar/solvente apoiar, por exemplo, água/óleo, o que permitiu seu uso em processos oxidativos em sistemas bifásicos auto-extrativos, tais como em reações de oxidessulfurização, no refino de biomassa, oxidação de dienos e alcoóis, além da síntese de fármacos que exige elevada pureza. A preparação do catalisador anfifílico consistiu em: a) Dissolver 5 a 30 g do surfactante em 100 mL de uma mistura de água/butanol, na proporção de 1:1, seguido da adição de 1 a 20 g do composto solúvel de nióbio, com agitação; b) À solução resultante em “a” foi gotejado, lentamente, 5 a 30 mL de hidróxido de amônio preferencialmente ou hidróxido alcalino de sódio ou de potássio, com concentração entre 0,5 a 5 mol/L, à temperatura entre 25 e 70 °C, sob agitação, o que levou à formação do precipitado de oxi-hidróxido de nióbio contendo o surfactante em sua superfície; c) O precipitado foi filtrado e lavado com água destilada até a neutralização e secado, a 70 °C, por 6 a 12 horas; d) Por último, ao pó seco de oxi-hidróxido de nióbio impregnado com o surfactante, obtido em “c” foi adicionado 1 a 10 mL de peróxido, este com concentração entre 10 a 70% v/v, por 10 minutos, sob agitação branda, seguido por secagem por 30 a 120 min, a 70 °C. A adição de hidróxido de amônio preferencialmente à de um hidróxido alcalino (de sódio ou de potássio) é que o hidróxido de amônio permite a formação de partículas de menores tamanhos o que melhora o processo catalítico devido ao aumento da área específica do catalisador.

Todas as etapas apresentaram facilidade de “scale-up” (emprego em larga escala) necessário para a aplicação na indústria de processamento do petróleo, por exemplo, na qual são necessários grandes volumes.

As fontes de nióbio que podem ser empregadas nessa síntese são selecionadas do grupo compreendendo cloretos, acetatos ou “filter cake”, preferencialmente o acetato amoniacal de nióbio, [NH4[Nb0(C204)2(H20)](H20)n.

Os surfactantes que podem ser empregados nessa síntese são selecionados do grupo compreendendo brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio, sulfato de cocamida trietanolamina polietilenoglicol-3, ou metil-taurato sódico, não limitante.

Além do peróxido de hidrogênio podem ser utilizados os peróxidos orgânicos peróxido de metiletil cetona e peróxido de benzoíla, mas não limitantes.

Os nanomateriais desenvolvidos também podem ser usados como suportes catalíticos para diferentes metais, tais como o ródio, rutênio, ouro, níquel, molibdênio, que apresentem atividade catalítica o que amplia a utilização em sistemas bifásicos para diferentes reações catalíticas. O material, sendo estável na interface água/óleo evita gastos com construção de reatores com a finalidade de manter o catalisador em suspensão, pois as propriedades geradas fazem aumentar a área de contato entre as fases apoiar e polar do sistema bifásico.

Para a caracterização do nanomaterial foram utilizadas micrografias eletrônicas de transmissão em microscópio eletrônico de transmissão. A conversão do dibenzotiofeno foi monitorada por cromatografia gasosa com detector de massas nas seguintes condições: temperatura do injetor: 200 °C; volume de injeção: 1 ml_; fluxo de 1,3 ml_ min'1 e coluna HP-5 (5% polimetilfenil siloxano). A curva de aquecimento foi estabilizada em 3 °C min'1, de 90 a 150 °C. A tecnologia pode ser mais bem compreendida através dos seguintes exemplos, não limitantes. EXEMPLO 1: Preparação dos nanomateriais. a) Preparação da nióbia impregnada com surfactante. A nióbia modificada (Nb2Os hidrofobizada) foi sintetizada gotejando lentamente 5 a 30 mL de NH4OH (1 mol/L) em um béquer contendo 1 a 20 g do sal NH4[Nb0(C204)2(H20)n, a 70 °C, sob agitação constante; este previamente dissolvido na mistura do surfactante com água e butanol; estes últimos na proporção de 1:1. Em seguida, o sólido branco resultante foi lavado até a neutralização e secado em estufa, a 70 °C, por 120 min. b) Tratamento da nióbia impregnada com peróxido de hidrogênio (H202). A fim de gerar sítios superficiais reativos para reações de oxidação, à nióbia impregnada com o surfactante foi adicionado peróxido de hidrogênio por 60 minutos. O composto obtido anteriormente apresentou grupos químicos superficiais (por exemplo, a hidroxila HO-) capazes de reagir com peróxidos para formar espécies superficiais reativas com propriedades oxidantes, chamados de grupos peroxos. A reação foi realizada utilizando-se 300,0 mg de nióbia, 8,0 mL de H202 30% (v/v) e 80,0 mL de água. O sólido amarelo obtido foi denominado nióbia tratada (Nb205//H202). EXEMPLO 2: Teste catalítico - Oxidação de dibenzotiofeno. A atividade catalítica do material foi avaliada na oxidação da molécula modelo de dibenzotiofeno. As reações foram realizadas em sistema bifásico, contendo hexano e acetonitrila. Para os testes foram utilizados 30 mg do catalisador, 10 mL de solução de dibenzotiofeno, em hexano 1000 mg/L, 3 mL de acetonitrila (fase extratora) e 0,3 mL de H202 30% (v/v). Foi utilizado um tubo de vidro como reator e este foi selado com septo e lacre de alumínio. Após diferentes tempos de reação alíquotas das fases apoiar (hexano) e polar (acetonitrila) foram recolhidas e analisadas via GCMS, de maneira a se determinar a capacidade máxima de oxidação do catalisador. Os resultados obtidos mostraram que o dibenzotiofeno, inicialmente presente apenas na fase apoiar foi oxidado à respectiva sulfona e/ou sulfóxido, migrando para a fase extratora, isto é, para a acetonitrila. As reações foram monitoradas por cromatografia gasosa com detector de massas (CG-MS) em diferentes tempos. EXEMPLO 3: Caracterização dos materiais. a) Por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A fim de observar possíveis mudanças morfológicas no material, devido ao uso de surfactante na síntese, foram realizadas análises por microscopia eletrônica de transmissão. As imagens obtidas são apresentadas na Figura 4.

Pela Figura 4a, pode-se observar que o material apresentou morfologia regular com partículas aglomeradas com tamanhos uniformes. Outro ponto importante que se deve ressaltar é que o material, sem a presença do surfactante, não é estável na interface solvente polar/solvente apoiar. Já pela Figura 4b observa-se que há pouco contraste na imagem, típico de nanopartículas dispersas na presença de surfactante, o que sugere a presença deste na superfície do material. Esse efeito do surfactante na superfície de catalisadores é amplamente descrito na literatura (KHURANA, R. et al. Journal of Colloid and Interface Science, v. 352, p. 470-477, 2010; CHEN,Y-H.; YE, C-S. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 197, p. 133-139, 2002; ZHOU, R. et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, v. 266, p. 599-603, 2008; LIMA, D-H. Journal of Power Sources, v. 185, p. 159-165, 2008). b) Por Microscopia ótica. A estabilidade dos materiais na interface água/óleo, pode ser comprovada por microscopia ótica (Figura 5). A Figura 5 mostra as bolhas formadas na interface do sistema, o que confirma a capacidade do material em estabilizar emulsões. O sistema é comparável com aos relatados na literatura, para compósitos de óxidos metálicos com nanotubos de carbono (CROSSLEY, S. et al., 2010; COLE-HAMILTON, D. J., 2010). c) Caracterização dos produtos da oxidação do dibenzotiofeno via CG-MS.

Os produtos da oxidação de dibenzotiofeno foram analisados via CG-MS. A porcentagem de conversão é realizada integrando a área do pico referente ao dibenzotiofeno, antes e após a reação com o catalisador.

Os parâmetros para as análises por CG-MS foram: temperatura do injetor: 200 °C; volume de injeção: 1 ml_; fluxo 1,3 m.L.min"1; coluna HP-5 (5% polimetilfenil siloxano). Estabeleceu-se um curva de aquecimento de 3 °C.min'1, de 90 °C, à 150 °C. A remoção de dibenzotiofeno e a formação de compostos de oxidação, como dibenzosulfóxido e dibenzosulfona foram monitorados na fase polar (solvente acetonitrila) e na fase orgânica (hexano), via cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massas, a fim de observar a eficiência da oxidação e da extração do dibenzotiofeno da fase orgânica. A Figura 6 apresenta o CG-MS para o padrão de dibenzotiofeno na fase orgânica, dissolvido em hexano, um solvente apoiar com as mesmas propriedades de um hidrocarboneto do petróleo. Pode-se observar o pico com tempo de retenção igual a 26,242 minutos, relativo à 100% de dibenzotiofeno. Após 60 minutos de reação pode-se observar para a fase orgânica (catalisador em hexano), que o pico referente ao dibenzotiofeno diminui consideravelmente, indo para 14% e, nota-se o aparecimento de um pequeno pico com tempo de retenção em 34 minutos, referente à dibenzosulfona (produto de oxidação). Observa-se ainda que o pico referente à dibenzosulfona apresentou maior área, na fase extratora (acetonitrila), o que comprovou que o composto sulfurado foi eficientemente oxidado pelo catalisador na interface das fases e, após isso, migrou para a fase polar, devido ao aumento da sua polaridade. Após esse processo pode-se obter o petróleo (fase orgânica) livre do composto contaminante, em uma única etapa, conforme apresentado esquematicamente na Figura 4.

Claims (8)

1- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) adição de 5 a 30 g do surfactante a 100 ml_ de uma mistura de água-butanol 1/1, seguido da dissolução de 1 a 20 g do sal de nióbio, com agitação e à temperatura ambiente; b) gotejamento lento de 5 a 30 mL preferencialmente de uma solução de hidróxido de amônio, ou de um hidróxido de metal alcalino, ambos com concentração entre 0,5 a 5 mol/L à solução preparada em “a”, à temperatura entre 25 e 70 °C, sob agitação constante; c) filtração e lavagem do precipitado gerado em “b” até a neutralização com água destilada; d) o precipitado obtido em “c” foi secado a 70 °C, por 6 a 12 horas; e) ao pó seco obtido em “d” foi adicionado 1 a 10 mL de uma solução de peróxido, com faixa de concentração entre 10 a 70% v/v por 10 min e sob agitação; e, f) secagem do nanomaterial, durante 30 a 120 min, a 70 °C.

2- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, de acordo com a reivindicação 1, etapa “a”, caracterizado pelo surfactante ser selecionado do grupo compreendendo brometo de cetiltrimetilamônio, lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio, sulfato de cocamida trietanolamina polietilenoglicol-3 ou metil-taurato sódico.

3- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, de acordo com a reivindicação 1, etapa “a”, caracterizado pelo composto de nióbio ser selecionado do grupo compreendendo acetatos, cloretos ou “filter cake” de nióbio, preferencialmente nióbia.

4- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, de acordo com a reivindicação 1, etapa “b”, caracterizado pelo hidróxido alcalino ser selecionado do grupo compreendendo hidróxido de sódio ou de potássio.

5- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, de acordo com a reivindicação 1, etapa “e”, caracterizado pelo peróxido ser selecionado do grupo compreendendo peróxido de metiletil cetona ou peróxido de benzoíla, preferencialmente peróxido de hidrogênio.

6- Processo de preparação de catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos catalisadores serem de natureza anfifílica.

7- Catalisadores baseados em compostos de nióbio modificados, caracterizados por compreenderem um composto de nióbio, selecionado do grupo compreendendo acetatos, cloretos, ou “filter cake” preferencialmente nióbia; um surfactante selecionado do grupo compreendendo brometo de cetiltrimetilamônio, lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio, sulfato de cocamida trietanolamina polietilenoglicol-3 ou metil-taurato sódico; um hidróxido alcalino de sódio ou de potássio ou preferencialmente hidróxido de amônio; e peróxido ser selecionado do grupo compreendendo peróxido de metiletil cetona, peróxido de benzoíla ou preferencialmente peróxido de hidrogênio; resultantes do processo da reivindicação 1.

8- Uso dos catalisadores, caracterizado por ser em processos oxidativos em sistemas bifásicos auto-extrativos selecionados do grupo compreendendo reações de oxidessulfurização e oxidesnitrogenação, no refino de biomassa, na oxidação de dienos e de alcoóis.