ÁREA: Química dos Materiais
TÍTULO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE TITANATOS PUROS E DOPADOS
AUTORES: P. S. LIMA1; C. E. J. CARNEIRO1; F. C. D. LEMOS1; D. M. A. MELO1, C. A. PASKOCIMAS2
1UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE - DEPARTAMENTO DE QUíMICA; 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS (POLYNHA@YAHOO.COM.BR)
RESUMO: Os materiais do tipo perovisquitas têm fórmula geral ABO3, onde A e B são elementos modificadores e formadores de redes. Entre eles podemos citar o PbTiO3 que exibe importantes aplicações em sensores de gases e dispositivos eletrônicos e o SrTiO3 que apresenta características de um bom semicondutor, com alta constante dielétrica, boa capacitância na voltagem aplicada. Apresentamos aqui a síntese e caracterização de titanatos de chumbo, estrôncio e bário puros e dopados obtidos através do método dos precursores poliméricos, que foram caracterizados utilizando-se a difração de raios X, análise termogravimétrica e espectroscopia de emissão. Nos resultados vimos que a fase perovisquita foi obtida em baixa temperatura e que a adição do dopante favorece a estabilidade térmica do material.
PALAVRAS CHAVES: perovisquita, pechini, titanatos
INTRODUÇÃO: O estudo da produção e caracterização de perovisquitas nanoetruturadas tem sido um dos temas mais atraentes na pesquisa fundamental e tecnológica nos últimos anos. As propriedades interessantes dos materiais formados por partículas nanocristalinas são freqüentemente a baixa condutividade térmica em altas temperaturas, a baixa temperatura de sinterização (especialmente importante para a fabricação de componentes compactos de pós nanocristalinos), as propriedades mecânicas melhoradas e a superplasticidade (WINTERER, W. T. E . et al., 2000). Técnicas modernas para a produção de materiais permitem controlar tanto a estequiometria como o tamanho dos cristalitos em temperaturas relativamente baixas e simplicidade nos processos, os quais proporcionam melhores aplicações tecnológicas. O objetivo deste trabalho é a obtenção de pós cerâmicos de titanatos de chumbo (PT), estrôncio (ST) e bário (BT) puros e dopados com terras raras, através de um método químico (PECHINI, M. P., 1967) e as suas caracterizações, visando o entendimento da influência dos dopantes na estrutura dos materiais obtidos bem como a aplicação destes em dispositivos fotônicos.
MATERIAL E MÉTODOS: As soluções precursoras foram preparadas a partir de soluções de citrato de titânio e soluções de cátions metálicos. Para a obtenção dos materiais de PT, ST e BT puros, adicionou-se a um volume pré-determinado da solução de citrato de titânio uma solução de acetato de chumbo tri-hidratado, nitrato de estrôncio e nitrato de bário, respectivamente. Para os materiais dopados foram preparadas, previamente, soluções de óxidos de terras raras em ácido nítrico, as quais foram adicionadas após a adição da solução do cátion desejado. O meio reacional foi mantido em constante agitação e aquecimento. Em seguida foi adicionado hidróxido de amônio pra controlar o pH e etilenoglicol para que ocorresse a poliesterificação. Mantendo-se, a temperatura do meio reacional constante, foram obtidas soluções homogêneas tanto para os materiais puros quanto para os dopados. As soluções precursoras foram submetidas a uma pré calcinação, seguido de desaglomeração e tratamentos térmicos. A caracterização da fase perovisquita foi obtida por difração de raios X, o comportamento térmico dos materias foi descrito a partir de dados termogravimétricos e os espectros de emissão foram obtidos em um espectrômetro.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Através da análise por DRX observou-se que os materiais obtidos apresentaram-se amorfos a 300 ºC seguidos de uma estruturação a 500 ºC e que a 700 °C a estrutura perovisquita foi observada para todos os materiais cerâmicos. As análises termogravimétricas revelaram que o comportamento térmico para o pós cerâmicos puros e dopados foram semelhantes, mostrando basicamente três patamares de perda de massa as quais foram atribuídas a perda de água residual e desidratação dos precursores, volatilização do etilenoglicol e decomposição do material orgânico e formação da fase perovisquita em torno de 600 ºC. Os eventos térmicos relativos à perda de massa para os materiais dopados, em relação aos puros, foram deslocados para temperaturas mais altas indicando uma maior estabilidade para os materiais dopados. Os dados de emissão obtidos com a fonte de excitação não apresentaram boa eficiência de emissão para os titanatos de chumbo e estrôncio puros. O espectro de emissão para o titanato de estrôncio co-dopado apresentou linhas mais definidas sugerindo que o(s) dopante(s) substituem o estrôncio resultando numa emissão verde e vermelha na região do visível.
CONCLUSÕES: Obtivemos bons resultados que obedeceram a seguinte estequiometria: A1– 3x/2BxTiO3 para os materiais dopados. A partir da análise por difração de Raios X observou-se que a estrutura de perovisquita foi obtida a baixa temperatura e cristalina a 700 oC. Com os resultados das análises térmicas vimos que a finalização dos eventos térmicos relativos a perda de massa se deslocam para regiões de maior temperatura quando os dopantes são adicionados ao sistema, aumentando a estabilidade térmica para os materiais dopados. Os dados de emissão dos pós de ST dopado apresentaram resultados promissores.
AGRADECIMENTOS:Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:Pechini, M. P.; U. S. Patent No 3330697, July 11 (1967).
Winterer, W. T. E.; Hahn, M. S.; H. and Fuess, H; Ultramicroscopy, 81, 263 (2000).