ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: PREPARAçãO DE SíLICAS MESOPOROSAS COM óXIDO DE NíQUEL UTILIZANDO áCIDO HIDROXICARBOXíLICO COMO AGENTES DIRECIONADORES DE POROS
AUTORES: SILVA,F.C.-UFG ; SILVA NETO,A.V.-UFG
RESUMO: Nesse trabalho, óxidos de níquel suportados em matriz de sílica mesoporosa foram obtidos através da incorporação de nitrato de níquel em uma mistura sol-gel contendo tetraetoxissilano, etanol e água com catálise básica. As amostras SM2-Ni, sintetizada com ácido cítrico, e ECII01, sintetizadas com ácido lático, apresentaram área superficial de 374 e 440,83 m2g-1 e volume de poros de 1,05 e 1,16 cm3g-1, respectivamente, quando tratadas a 500°C. O tratamento térmico a 900 °C resultou na diminuição na área superficial e no volume de poros para 293 e 197 m2g-1 e 0,9 e 0,47 cm3g-1. A sílica preparada com ácido cítrico apresentou maior estabilidade estrutural devido à ramificação de sua estrutura ser maior que a da sílica preparada com ácido lático.
PALAVRAS CHAVES: óxido de níquel, sílica mesoporosa
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÂO: Metais de transição nanoestruturados suportados em sílica mesoporosa com propriedades catalíticas vêm sendo estudados, visando ao aumento da superfície de adsorção e da seletividade catalítica (Poznyak,2000). A sílica mesoporosa apresenta propriedades adequadas para utilização como suporte para catalisadores metálicos, podendo ser obtida pelo método sol-gel. (Carreño,2002). Método sol-gel é o nome dado para qualquer um dos inúmeros processos em que uma solução ou sol passa por uma transição e se torna uma massa rígida porosa (Buckley,1994).
Uma vez que a porosidade é um fator essencial na área da catálise, muitas rotas sintéticas tem sido desenvolvidas no sentido de se obterem materiais cada vez mais porosos. Na maioria dos estudos, surfactantes e aditivos orgânicos vem sendo empregados como direcionadores da estrutura porosa, estes são conhecidos como templates(Wey,1999).Alguns dos principais aditivos orgânicos utilizados em matriz de sílica são: ácido tartárico, D-glucose e ácido cítrico (Bai,2002). Neste trabalho foram preparadas nanopartículas de NiO em uma matriz mesoporosa de SiO2 preparada utilizando ácido cítrico (SM) e ácido lático (ECII01).
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS E MÉTODOS: A sílica coloidal transparente foi sintetizada a partir de catalise básica, utilizando TEOS (tetrametilortosilicato), NH3, H2O e Etanol na proporção molar de 1:0,086:53,6:40,7 utilizando a proporção molar de ácido cítrico de 1 para 1 em relação ao TEOS e de 2 para 1 de ácido lático. Primeiramente o TEOS foi misturado com etanol em um balão de fundo redondo, deixando-se sob agitação magnética sob refluxo na temperatura de 50°C. A solução contendo água e amônia concentrada foi adicionada gota a gota sobre a mistura contendo TEOS e etanol a 50°C. Após a adição de amônia a solução foi deixada sob refluxo por três horas na temperatura de 50°C, resultando na sílica coloidal estável. Em seguida o agente direcionador (ácido cítrico ou lático) foi adicionado ao sol de sílica a temperatura ambiente e deixada sob agitação vigorosa por 10 min. Após este período o nitrato de níquel foi adicionado à solução precursora e agitada por 15 min. O sol foi seco a 60°C por 48 horas e depois calcinado a 500°C durante 2 horas para a retirada da matéria orgânica por decomposição térmica e formação dos poros na sílica bem como para a formação do óxido de níquel e depois a 900°C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os Difratogramas de raios X das amostras de sílica mesoporosa revelaram um padrão de reflexões característicos de estrutura cúbica de face centrada característicos de óxido de níquel, quando comparados com padrões descritos da literatura, comprovando a presença do óxido de níquel nas sílicas. Também se observa a presença da matriz de sílica amorfa, que é representada por um halo largo na região de 2θ de 15° a 35° como e mostrado nos difratogramas dos pós das sílicas SM2-Ni e ECII01 na figura 1. Os valores apresentados na tabela 1 mostram que as matrizes sintetizadas com Ácido Lático (AL) sofrem maior diminuição da área superficial do que as sintetizadas com Ácido Cítrico (AC) ao serem aquecidas a 900°C, por causa da estrutura altamente ramificadas da matriz com AC que possuem maior rigidez do que a matriz com AL (Lee,2005). A figura 2 apresenta as isotermas de adsorção-dessorção das amostras. As isotermas são do tipo IV, que são características de materiais micro e mesoporosos. Foi observado nas isotermas das sílicas SM1-Ni e SM2-Ni o fenômeno de histerese que é frequentemente observado em sílicas amorfas, com poros no formato de pote de tinta.
CONCLUSÕES: CONCLUSÕES: As sílicas mesoporosas preparadas pelo método sol-gel por catálise básica apresentaram diferentes valores de áreas superficiais dependentes do template utilizado. As sílicas sintetizadas na presença de ácido lático apresentaram área superficial maior que as sintetizadas na presença de ácido cítrico. Mas estas apresentaram maior estabilidade térmica do que as primeiras devido à rigidez proporcionada pela sua estrutura altamente ramificada.
AGRADECIMENTOS: Agradeço à FUNAPE, OXITENO, CNPQ, FINEP, à minha orientadora e aos colegas de trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:BUCKLEY, A.M.; GREENBLATT, M. The Sol-Gel Preparation of Silica Gels. Journal of Chemical Education, v. 71, n. 7, p. 599-602, 1994.
CARREÑO, N. L.V; LEITE, E. R; SANTOS, L. P. S; LISBOA-FILHO, P. N; LONGO, E. Síntese, caracterização e estudo das propriedades catalíticas e magnéticas de nanopartículas de Ni dispersas em matriz mesoporosa de SiO2. Química Nova, v. 25. n 6 p. 9935-942, 2002.
LEE, D. W. ; IHM S.K. ; LEE K.H. ; Microp. Mesop. Mat. , 83, 262, 2005.
PANG, J. B; QIU, K. Y; WEI, Y. Preparation of mesoporous silica materials with non-surfactant hydroxyl-carboxylic acid compounds as templates via sol-gel process. Journal of Non-Crystalline Solids, v. 283 p. 101-108, 2001.
WEY, Y.; XU, J.; DONG, H.; DONG, J.H.; QIU, K.; VARNUM, S.A.J. Preparation and Physisorption Characterization of D-Glucose-Templated Mesoporous Silica Sol-Gel Materials. Chemistry of Materials, v. 11, p. 2023-2029, 1999.