ÁREA: Química dos Materiais
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA SUBSTITUIÇÃO DE SR NA OBTENÇÃO DA FASE LAMNO3
AUTORES: S. F. C. X. SOARES; W. J. SILVA; P. M. PIMENTEL, R.M. DO NASCIMENTO, M.A.F. MELO, D. M. A. MELO.(SIBELLE. CUNHA@GMAIL.COM)
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
RESUMO: Manganitas de lantânio são óxidos cerâmicos com estrutura perovsquita. As concentrações das dopagens no sítio A desse material otimizam suas propriedades aumentando sua condutividade elétrica, tornando viável a aplicação em células a combustível de óxido sólido (SOFC). Nesse trabalho estes materiais foram sintetizadas com substituições parciais de La por Sr, com variações de 20 e 22%, através do método íon citrato, que proporciona a obtenção de fases cristalinas e de pós homogêneos. As amostras foram caracterizadas por análise termogravimétrica, análise de área superficial específica por BET, difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o percentual de estrôncio influencia na obtenção da fase perovsquita.
PALAVRAS CHAVES: lsm,perovsquita, estrôncio
INTRODUÇÃO: As perovsquitas são óxidos com características físico-químicas que permitem várias aplicações devido às suas propriedades elétricas, magnéticas e catalíticas. Os LSM são estruturas de perovsquitas (LaMnO3), cuja substituição parcial do La é feita pelo Sr. Neste material a estrutura cristalina é romboédrica e conforme a composição química e a temperatura de obtenção, podem ocorrer transições de tetragonal a cúbica. Esses compostos são semicondutores intrínsecos do tipo p, com condutividade elétrica que poder ser alterada à medida que a porcentagem de dopante varia. Quando o porcentual de Sr nos sítios A aumenta, a razão Mn3+/Mn4+ é alterada, logo temos um aumento da condutividade elétrica. Os LSM são excelentes materiais para a aplicação como catodo nas SOFC, devido à sua estabilidade em ambiente oxidante. Neste trabalho, foi sintetizado o composto La1-xSrxMnO3 (x=20-22%), via método do íon citrato, que tem sido uma rota alternativa para a obtenção de materiais com boa homogeneidade, baixa temperatura de cristalização e alta pureza. Um outro objetivo é avaliar a influência da concentração de estrôncio na estrutura da perovsquita em relação às fases formadas.
MATERIAL E MÉTODOS: As substituições de Sr na estrutura de LaMnO3 foram feitas nas porcentagens de 20% (LSM20) e 22% (LSM22), através do método do íon citrato. No processo de síntese desses materiais utilizaram-se os precursores: Mn(NO3)2.4H2O, (La(NO3)3.6H2O e Sr(NO3) 2.4H2O. O nitrato de manganês foi dissolvido com água deionizada, permanecendo sob agitação e aquecimento entre 45 e 75oC. A adição do ácido cítrico foi feita na solução de forma gradual. A esta solução de citrato de manganês foi adicionada a solução de nitrato de lantânio. A temperatura foi mantida em torno de 90oC por 1 hora. Em seguida, foi adicionado a solução do material dopante, Sr. O complexo formado foi concentrado e calcinado a 350 oC, 600oC, 950oC e 1350oC. As caracterizações foram feitas através de análise termogravimétrica, análise de área superficial por BET, difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nas curvas termogravimétricas das amostras a 350 °C observam-se duas etapas de perdas de massa. A primeira entre 85 e 330°C, e outra, de 430 a 850°C, que podem estar associadas à água de hidratação, eliminação de matéria orgânica e decomposição dos citratos. A estabilidade térmica foi alcançada a partir dos 830ºC. Nos difratogramas dos pós LSM20 e LSM22 foram observadas fases cristalinas a 600oC. O LSM20, a 950oC e 1350oC além da fase perovsquita, apresenta a formação de outros compostos associados à La(OH)3 (Ghosh et.al.,2005) e óxidos dos elementos envolvidos. No LSM22 observa-se a formação de perovsquita monofásica. As micrografias eletrônicas de varredura revelaram a formação de nanopartículas na calcinação a 950oC. Essas estão na sua maior parte aglomeradas. A composição química foi confirmada através da análise por EDS. As áreas superficiais dos sistemas, determinadas por BET, variaram de 17 a 83 m2/g. Os valores são maiores se comparados com a literatura, 7 a 9 m2/g . A obtenção de um material com área superficial relativamente elevada é importante, já que as reações típicas nos eletrodos são heterogêneas, onde ocorre a transferência de carga entre reagente e substrato.
CONCLUSÕES: O método do íon citrato foi adequado para síntese de óxidos tipo perovsquitas, já que os pós obtidos foram nanométricos, e a formação da fase perovsquita iniciada no tratamento térmico a 600 oC. A obtenção do composto variou com percentual de Sr presente na estrutura LaMnO3. O LSM-22 por possuir menor teor de voláteis, obtenção da fase a menor temperatura e área de superfície específica maior em relação ao LSM–20 tornam-no mais interessante como cátodo, pois o processo eletrocatalítico presente nas SOFC depende das características superficiais e fases atuantes durante o funcionamento da mesma.
AGRADECIMENTOS:Os autores agradecem pelo suporte financeiro ao CNPq.
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