ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: PREPARAÇÃO DE SÍLICA TITÂNIO PELO MÉTODO SOL-GEL NA PRESENÇA DE ÁCIDO-CÍTRICO
AUTORES: FERNANDES, A.S - UFG; VIEIRA, A.S.N - UFG ; SARTORATTO, P.C. - UFG
(GIGAMAX3@HOTMAIL.COM)
RESUMO: Neste trabalho serão preparados suportes mesoporosos de sílica-titânio incorporados com cobalto, onde as partículas do metal serão incorporadas adicionando-se soluções de nitrato de cobalto e etanol em misturas precursoras sol-gel.Nessa síntese ocorre uma reação de funcionalização da rede de sílica-titânio onde o ácido cítrico atua como direcionador de poros.Os objetivos são desenvolver metodologias para preparação de materiais mesoporosos a base de nanopartículas de cobalto dispersas em matriz de sílica titânio e caracterizar estas amostras quanto à composição química, morfologia, cristalinidade, área superficial, volume e diâmetro de poros, estabilidade sob condições severas de temperatura e pressão e por fim estudar as suas propriedades catalíticas.
PALAVRAS CHAVES: silica - titânio ; sol-gel ; ácido – cítrico
INTRODUÇÃO: Materiais de sílica titânio tem sido extensivamente utilizados como catalisadores e suportes para uma grande variedade de reações. Os avanços na obtenção destes materiais, revelaram que estes não apresentam apenas as vantagens do TiO2 o qual é um semicondutor e um suporte catalítico ativo, e do SiO2 que possuí elevada estabilidade térmica e excelente resistência mecânica, eles também estendem sua aplicação na geração de novos sítios catalíticos ativos devido à interação de TiO2 com SiO2 [ XINGTAO 1999].No processo sol-gel, o domínio das diferenças nas velocidades de hidrólise e dos índices de condensação dos alcóxidos de titânio e sílica, foi identificado como sendo o maior problema na preparação direta do suporte misto. Portanto é necessário para o desenvolvimento de materiais de SiO2/TiO2, a compreensão das características estruturais do sistema e dos relacionamentos com as propriedades físico-químicas/reatividade que ocorrem devido às interações do TiO2 com o SiO2 [XINGTAO 1999]. Serão ainda analisadas as características do suporte diante da incorporação de partículas de cobalto.
MATERIAL E MÉTODOS: A sílica titânio foi sintetizada utilizando TEOS (tetrametilortossilicato), NH3, H2O e Etanol na proporção molar de 1:0,086:53,6:40,7 e tetraisopropóxido de titânio na proporção molar de Si/Ti = 7,5. Primeiramente 10 mL de TEOS foram misturados com 2 mL de tetraisopropóxido de titânio (TIP), com 95 mL de etanol, deixando-se sob agitação magnética. Uma solução contendo 43,2 mL de água e 0,3 mL de amônia concentrada foi adicionada gota a gota e a solução deixada sob refluxo por três horas na temperatura de 50°C. Em seguida, 9 g de ácido cítrico foram adicionados ao sol à temperatura ambiente e deixados sob agitação vigorosa por 20 minutos. Após este período 3,9 g de nitrato de cobalto foram adicionados à solução sob agitação. O sol foi seco a 70°C em uma estufa por 48 horas e depois calcinado em um forno de mufla a 500°C ,700°C e 900°C por duas horas para a retirada da matéria orgânica por decomposição térmica e formação dos poros na sílica bem como para a formação do óxido de cobalto dentro da matriz de sílica titânio mesoporosa
RESULTADOS E DISCUSSÃO:
Os difratogramas (figura 1) do suporte de sílica titânio sugerem que o titânio esta altamente disperso e que não há partículas cristalinas de TiO2 suficientemente grandes para serem detectadas. No entanto, existem registros na literatura do aparecimento de picos característicos da fase cristalina de anatase do TiO2 quando a calcinação é feita em uma temperatura superior a 900°C[Izutsu 1997]. No difratograma da amostra calcinada a 500°C não foram detectados os picos característicos da fase cristalina do Co3O4 . Já as amostras calcinadas a 700°C e 900°C revelaram o seguinte padrão de reflexões em 2 teta igual a 29,90°, 35,28° , 42,79°, 56,8°, 62,13°, o qual segue o mesmo padrão do Co3O4 descrito na literatura, apenas com os valores dos ângulos um pouco alterados devido à distorção da rede, provavelmente pela existência de interações entre titânio e cobalto. A figura 2 mostra as isotermas de Adsorção-dessorção do tipo IV que são características de materiais mesoporosos e macroporosos. Foi observado nas isotermas o fenômeno da histerese que frequentemente é observado em sílicas amorfas, com poros no formato de “pote de tinta\" [TEIXEIRA 2001].
CONCLUSÕES: As amostras apresentam uma alta área superficial específica e um volume de poros homogêneo,
devido à utilização de ácido cítrico como direcionador de poros. A amostra de TiO2-SiO2-Co calcinado a 500°C não apresentou no seu difratograma de raios X os picos que caracterizariam a presença de fase cristalina, esperada na formação do óxido de cobalto. O que se pode dizer a esse respeito é que o óxido não tenha se formado ainda a essa temperatura de calcinação ou que está presente na superfície em quantidades tão pequenas que não são detectadas pelo raio X.
AGRADECIMENTOS:Agradecimentos ao Cnpq pela bolsa de auxílio e à Oxiteno pela parceria no projeto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:XINGTAO ,ISRAEL E. titania-silica as catalysts: molecular structural characteristics and physico-chemical properties. Catalysis Today, vol.51,233-254, 1999.
TEIXEIRA, VIVIANE GOMES; COUTINHO, FERNANDA M.B.;GOMES, AILTON S. Principais métodos de caracterização da porosidade de resina à base de divinilbenzeno.Química Nova,Vol.24,No.6, 808-818, 2001.
IZUTSU, HIROYUKI; NAIR, PADAKUMAR K.; KIYOZUMI, YOSHIMICHI; MIZUKAMI,FUJIO. Structure and properties of TIO2-SiO2 prepared by sol-gel method in the presence of tartaric acid.Materials Research Bulletin, vol. 32, No.9, 1303-1311, 1997