ÁREA: Materiais
TÍTULO: Estudo comparativo da rota de síntese na preparação de Manganato de Praseodímio dopados parcialmente com Bário (Pr0,65Ba0,35MnO3) para utilização em catálise ambiental.
AUTORES: Paiva, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE:) ; Batista, J. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE:) ; Wanderley, J. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE:) ; Borges, F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE:) ; Melo, D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE:)
RESUMO: Este trabalho relata a comparação das rotas pechini e gelatina na obtenção de
perovsquita com estrutura Pr0,65Ba0,35MnO3 para utilização em catálise ambiental.
Os pós obtidos foram calcinados a 700 e 900 °C por 4 h e caracterizados pelas
técnicas de Análise Termogravimétrica (TG), Difração de Raios-X (DRX) e
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). As perovsquitas obtidas foram
monofásicas para o método pechini, e com boa porosidade para as duas rotas. As
curvas TG apresentaram estabilidades térmicas semelhantes. A partir dessas
características, as perovsquitas obtidas possuem propriedades para serem
potenciais catalisadores para reações de combustão, podendo assim contribuir para
diminuição das emissões de poluentes no ambiente.
PALAVRAS CHAVES: catálise ambiental; rota de síntese; perovsquita
INTRODUÇÃO: Neste trabalho pretendeu-se sintetizar perovsquitas do tipo Pr0,65Ba0,35MnO3
utilizando dois métodos de síntese, gelatina como precursor orgânico (OLIVEIRA
et al., 2010) e o método Pechini (PECHINI, M.P., 1967), visando avaliar a
viabilidade dos métodos de síntese nas propriedades térmicas, estruturais e
morfológicas do material para posterior aplicação catalítica (NARJE`S et al.,
2005), sendo realizado um estudo comparativo dos sistemas para aplicação na
catálise em reações de combustão.
Diante dos atuais problemas ambientais e visando amenizar os impactos
das emissões de poluentes oriundos de reações de combustão, na atmosfera,
diversas formas de diminuir tais emissões têm sido pesquisadas. Sabe-se também
que materiais com estrutura perovsquita são catalisadores em potencial para
redução destas emissões (SEYFI et al., 2008; SILVA, 2004; BARBERO et al., 2006).
MATERIAL E MÉTODOS: Para preparação da resina polimérica através do método Pechini, dissolveu-se o
Nitrato de Manganês tetrahidratado em solução de ácido cítrico anidro até total
solubilização. O citrato foi preparado sob agitação a 60-70 °C por 1 h.
Adicionou-se o Nitrato de Praseodímio hexahidratado à solução de citrato de
Manganês, sendo homogeneizados a 90 °C. Adicionou-se a solução o Cloreto de
Bário dihidratado sob a mesma temperatura. Após total dissolução, adicionou-se
Etilenoglicol anidro na proporção 40:60 (Ácido Cítrico:Etilenoglicol), solução
resultante ficou sob agitação por 2 horas à temperatura de 90 °C, para
evaporação de água e formação da resina polimérica.
Na síntese através da rota com gelatina dissolveu-se a gelatina em água
destilada até total solubilização. Realizou-se a dissolução do Nitrato de
Manganês por 30 minutos. A solução ficou sob agitação a 60-70 °C por 1 h, sendo
adicionados o Nitrato de Praseodímio e o Cloreto de Bário, sendo homogeneizados
a 90 ºC para evaporação de água e formação da resina polimérica.
As resinas formadas foram calcinadas em um forno do tipo mufla à 300 ºC por 4 h
com razão de aquecimento de 10 ºC min-1 para formação do pó precursor. Os pós
obtidos foram submetidos a Análise Termogravimétrica nas condições de intervalo
de temperatura entre 30 e 900 ºC na razão de aquecimento de 10 ºC min-1 e sob
atmosfera de ar sintético. A calcinação dos pós nas temperaturas de 700 e 900
ºC, por 4 h, visando obtenção da fase perovsquita. As caracterizações
estruturais foram realizadas via Difração de Raios X (XRD – 6000 Shimatzu) e
morfológicas por Microscopia Eletrônica de Varredura (XL – 30 ESEM). As fases
cristalinas foram identificadas usando o programa X'Pert High Score(PHILIPS) e
as fichas de referencia JCPDS contidas na base de dados do ICDD.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A curva termogravimétrica do pó precursor calcinado a 300 ºC sintetizado pelo
método dos precursores poliméricos relata uma perda de massa de aproximadamente
29,0%, enquanto que a amostra sintetizada pela rota com gelatina a perda foi de
58,7%, aproximadamente. A estabilidade térmica foi observada em torno de 1100 ºC
para ambos os métodos. Houve três estágios de perda de massa, dos quais o
primeiro corresponde à desidratação e os demais à perda de matéria orgânica
remanescente (MELO et al, 2006).
Os difratogramas de Raios X dos pós calcinados à 700 ºC e 900 ºC mostraram que a
fase desejada foi obtida. De acordo com a análise de fases, os pós foram
monofásicos nas duas temperaturas de calcinação, exceto o pó obtido através da
rota com gelatina à 700 ºC, que apresentou três fases de óxidos de Manganês
(MnO2, MnO, Mn3O4), além da fase perovsquita. Os dois sistemas apresentaram boa
cristalinidade, sendo esta mais intensa para o obtido pelo método pechini
(RIBEIRO J. P. et al., 2011) e crescente com o aumento da temperatura de
calcinação.
De acordo com as imagens da Microscopia Eletrônica de Varredura, pode-se
perceber que os pós obtidos são bastante porosos. Justifica-se a grande
porosidade com base na evolução dos gases formados com a decomposição da matéria
orgânica durante a etapa de calcinação. Ocorreu também a formação de
aglomerados, que diminuíram com o aumento da temperatura de calcinação, o que
resultou num pó mais homogêneo.
Difratograma de Raio-X
Sistemas pela rota com gelatina(cima) e pela rota
pechini(baixo).
Microscopia Eletrônica de Varredura
MEV pela rota pechini(cima) e pela rota com
gelatina(baixo).
CONCLUSÕES: Os métodos utilizados para a síntese dos pós cerâmicos mostraram-se viáveis para
a obtenção da fase perovsquita. Esta fase foi alcançada em ambos os métodos. Por
Pechini apresentou maior cristalinidade e fases secundárias foram observadas
apenas por gelatina à 700 ºC. Os pós apresentaram estabilidades térmicas
semelhantes. Quanto ao aspecto morfológico, os pós foram porosos, e homogêneos à
temperatura mais alta. Por fim, conclui-se que ambas as rotas de síntese foram
adequadas para a obtenção de sistemas com características necessárias para
aplicação em catalisadores para reações de combustão.
AGRADECIMENTOS: Os autores gostariam de agradecer à EC&T/UFRN, ao programa REUNI, ao CTGAS-ER/RN,
ao DEMAT/UFRN e LCMAT/UFRN.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARBERO, B. P.; GAMBOA, J. A.; CADÚS, L. E. 2006. Synthesis and characterisation of La1-xCaxFeO3 perovskite-type oxide catalysts for total oxidation of volatile organic compounds. Applied Catalysis B: Environmental 65: 21–30.
MELO, D. M. A.; OLIVEIRA V. G.; PEDROSA A. M. G.; PIMENTEL P. M.;GOMES D. K. S.; FERNANDES J. D. G. 2006. Síntese, caracterização e propriedades de sistemas contendo óxidos de lantânio, cério e níquel obtidos pelo método dos precursores poliméricos. Cerâmica 52: 245-248
NARJE`S H. B., PIERRE D., HABIB B.. Physicochemical and catalytic properties in methane combustion of La1-xCaxMnO3-y (0 =< x =< 1; -0.04 =< y =< 0.24) perovskite type oxide: Applied Catalysis A: General. Int., v. 282, (2005), p. 173 – 180.
OLIVEIRA, F.S.; PIMENTEL P.M.; OLIVEIRA, R.M.P.B.; MELO, D.M.A.; MELO, M.A.F. 2010. Effect of lanthanum replacement by strontium in lanthanum nickelate crystals synthetized using gelatin as organic precursor.Materials Letters 64: 2700–2703
PECHNI, M.P., U. S. Patent 3.330.697 (1967).
RIBEIRO J. P.; BORGES F. M. M.; PIMENTEL P. M.; OLIVEIRA R. M. P. B.; MELO D. M. A.; BICUDO T. C. 2011. Síntese e estudo microestrutural de perovsquitas tipo La0,8Ca0,2MO3 (M=Co e Mn) para aplicação em catálise automotiva. Cerâmica, 57: 348-351.
SEYFI, B.; BAGHALHA, M.; KAZEMIAN, H. 2008. Modified LaCoO3 nano-perovskite catalysts for the environmental application of automotive CO oxidation. Chemical Engineering Journal, 148: 306-311.
SILVA, P.R.N.2004.Emprego de óxidos tipo perovskita nas oxidações de Propano e CO. Quim. Nova, 27: 35-41.
