ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: MEMBRANAS CERÂMICAS NANOESTRUTURADAS DE ALTA ESTABILIDADE TÉRMICA
AUTORES: AVELAR, A.A. (IFMA) ; SANTOS, L. P. S. (IFMA)
RESUMO: Este projeto visa a síntese de membranas cerâmicas de alta estabilidade térmica a partir de suspensões de nanocristais coloidais.Tem-se por finalidade obter membranas crâmicas à base de nanopartículas de óxidos cristalinos combinados(SnO2 e TiO2)com tamanho de poros entre 10-100 nm. Estas membranas devem possuir porosidade, tamanhos de poros, resistência mecânica e estabilidade térmica e química significativa para a aplicação em processos de ultra e nanofiltração.
PALAVRAS CHAVES: membranas cerâmicas, nanopartículas,suspensão coloidal.
INTRODUÇÃO: Recentemente, o uso de membranas cerâmicas na tecnologia de separação tem despertado enorme interesse na comunidade científica e nos setores ligados à industrias de alta tecnologia. Este é um resultado das propriedades inerentes desses materiais, que são geralmente mais estáveis quimicamente, estruturalmente,e termicamente do que membranas poliméricas. As membranas cerâmicas constituem uma classe distinta de membranas inorgânicas.As membranas cerâmicas têm uma série de aplicações na indústria petroquímica, química e farmacêutica. Podem-se destacar aplicações em separações de líquidos e de filtração, em amplo espectro de tamanho (de nanômetros a milímetros). Estes materiais oferecem também a possibilidade de serem aplicados em altas temperaturas, em reações catalíticas e na separação de gases. Nestas aplicações em altas temperaturas, as membranas podem serem utilizadas como suporte catalítico, em que uma camada de catalisador ou camada de separação de gases é aplicada. Porém nestas aplicações as membranas devem apresentarem alta estabilidade térmica e química.
Objetivo:Obtenção de membranas cerâmicas nanoestruturadas de alta estabilidade térmica, a partir de suspensões de nanocristais coloidais;Obtenção das suspensões coloidais, de nanopartículas cristalinas;Estudar as características químicas e estruturais de superfície modificada pela nanocamada.
MATERIAL E MÉTODOS: Procedimento experimental da preparação das suspensões coloidais.
SÍNTESE DO DIÓXIDO DE TITÂNIO:O processo de decomposição do titânio metálico(método dos peróxidos oxidantes)foi utilizado para a obtenção de nanopartículas de TiO2. Esta decomposição ocorreu durante o tratamento hidrotermal.
SÍNTESE DO DIÓXIDO DE ESTANHO:Para a obtenção de nanopartículas de SnO2, utilizou-se a hidrólise controlada de SnCl2 em etanol.Este método baseia-se na hidrólise básica do cátion em solução, e com um posterior tratamento de diálise os íons cloretos forma eliminados, gerando à formação de uma suspensão coloidal transparente e extremamente estável.
SÍNTESE DAS SUSPENSÕES COLOIDAIS DE TiO2 E SnO2:O processo de homogeneização foi realizado em um reator hidrotermal, Parr Pressure Reactor (PARR INSTRUMENT COMPANY, USA), onde a suspensão de TiO2 e SnO2, foi colocada com as seguintes condições reacionais iniciais: temperatura = 150ºC, pressão=68 psi e velocidade= 611 rpm; tempo=30 minutos.
Após o processo a suspensão foi filtrada e posteriormente secada em uma estufa por cerca de 40 minutos com temperatura igual a 60ºC. O pó obtido foi submetido as caracterizações de microscopia eletrônica de alta resolução (FEG) e difração de raios X (DRX).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Figura 1:Imagem de microscopia de varredura eletrônica com canhão de feixe induzido (MEV-FEG) das nanopartículas cristalinas de TiO2 e SnO2 obtidas em síntese hidrotermal da suspensão coloidal.
A figura 1 mostra a micrografia do pó obtido após a síntese hidrotermal da suspensão coloidal de TiO2 e SnO2.
A micrografia do pó sinterizado a 150 °C e pressão de 68 psi, ilustra a formação de nanopartículas de TiO2 e SnO2 na forma de agulhas. Essa morfologia está de acordo com a proposta de síntese feita para este projeto de obtenção de materiais em dimensões nanométricas.
O difratograma obtido indicou a presença de TiO2 e SnO2 após o tratamento no reator hidrotermal, conforme interpretação dos picos apresentados. Neste difratograma os picos podem ser descritos como a fase tetragonal anatase do TiO2 cristalino, e a fase rutilo do SnO2 , respectivamente.
CONCLUSÕES: Obteve-se pós cerâmicos cristalinos com dimensões nanométricas utilizando a síntese hidrotemal de suspensões coloidais.
As condições reacionais da suspensão coloidal precisam ser otimizadas para que se possa alterar a morfologia do TiO2 para esferas, o qual está proposto no plano de trabalho.
AGRADECIMENTOS: IFMA,Fapema,CNPq,Rede de pesquisa CMDMC.
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