ÁREA: Nanociência e Nanotecnologia
TÍTULO: SíNTESE DE NANOTUBOS DE TITANATO OBTIDOS POR MEIO DE UM PRECURSOR SINTÉTICO
AUTORES: Rocha, J.M. (UFPI) ; Macêdo, J.N. (UFPI) ; Matos, J.M.E. (UFPI) ; Viana Neto, B.C. (UFPI)
RESUMO: Utilizando uma fonte precursora de TiO2 sintetizada via método hidrotermal foram
produzidos nanotubos de titanato, semelhante aos relatos na literatura. Os
materiais sintetizados foram caracterizados através de Difração de Raios
X(DRX),espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os
difratogramas de Raios-X revelaram que os precursores (TiO2/H2O2-30% e
TiO2/H2O2-10%) possuíam as seguintes formas polimórficas
[anatásio/rutilo/brookita] e [anatásio/brookita], respectivamente. O surgimento
do plano cristalográfico [220]em 9º no DRX e o detalhamento dos espectros de
Raman, corroborados pela imagem de TEM tornaram contundentes as evidencias a
cerca do desenvolvimento das nanoestruturas (nanotubos) de titanato, oriundos do
precursor sintético TiO2-30%.
PALAVRAS CHAVES: nanoestruturas tubulares; fase polimórfica; titanato
INTRODUÇÃO: Nanotubos, à base de titânio apresentam uma grande razão área/volume, chamam a
atenção de muitos estudiosos que vislumbravam aplicações em fotocatálise,
sensores de gás, baterias de Lítio, células solares etc. Tais estruturas, quase
sempre são preparadas por via hidrotérmica em meio alcalino, com concentrações
alcalinas variando de 2,5 a 20 M. Considerado um método bem simples, barato,
prático e que possibilita a produção de diferentes formas morfológicas com ampla
aplicabilidade (MORGAN et al., 2010; BAVYKIN et al., 2008; KASUGA et al, 1999).
Com base no exposto, sintetizamos naotubos de titanatos via método hidrotérmico,
a partir de um precursor de TiO2 sintetizado em nosso laboratório.
MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente, o TiO2 foi produzido a partir de uma fonte de Titânio,
isopropóxido de titânio IV (C12H28O4Ti – Acros Organics/98%), peróxido de
hidrogênio (H2O2 – 30% ou 10% v/v, Vetec), em meio aquoso (H2O – deionizada).
Para a síntese de nanoestruturas foi empregando o método via hidrotérmico
alcalino, inicialmente descrito por Kasuga et al, 1999. Empregando o TiO2 obtido
na etapa anterior, 500 mg de TiO2 foram adicionados em 50 ml de solução de NaOH
(7,5mol L-1), a 160 oC por 72h. Esta suspensão foi preparada em um reator de
teflon envolto por uma cápsula de aço, posteriormente agitados magneticamente
por 5h, seguido de aquecimento controlado em estufa de marca Quimis, modelo Q8
19V.
Após a síntese foram realizadas inúmeras lavagens com HCl 0,1mol L-1 e
água deionizada para reduzir o pH e retirar o excesso de íons. A cada ciclo de
lavagem o material em suspensão passou por centrifugação (rotação de 3000 rpm,
por ± 10min), em seguida o material foi seco (tempo 80 ºC e Temperatura 24h),
antes das caracterizações.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 apresenta o resultado de Difração de raios X, em que é possível
constatar a formação mais intensa de nanotubos de titanato por meio de do
precursor TiO2-30%, cuja principal característica está na presença de um pico
bem evidente em torno de 2 = 9º. Quando comparado com a outra forma precursora
(TiO2-10%)percebe-se que o referido pico é menos intenso. Fatores como tamanho
de cristalito e composição foram preponderantes na formação de tais
nanoestruturas.
Na Figura 2 estão representados os resultados que colaboram com os descritos
acima.
Inicialmente, por meio da espectroscopia Raman (insete Figura 2), fica nítido
que ocorreu uma redução significativa dos modos vibracionais relativos às fases
polimórficas do precursor, por exemplo, em 145 cm-1, referente à anatase. Modos
vibracionais próximos a 300 e 800 cm-1 são característicos de nanoestruturas
lamelares, neste caso os nanotubos, como evidenciado na imagem de TEM (Figura
2).
Figura 1 -
Difração de raios X de amostras contendo nanotubos produzidos por diferentes precursores.
Figura 2 -
TEM contendo nanotubos (insete incluindo Raman da fonte precursora e das nanoestruturas produzidas).
CONCLUSÕES: Foi possível produzir nanoestruturas nanotubos de titanato em sistemas
hidrotérmicos alcalinos a partir de precursores sintéticos. A formação
nanoestrutura tubular é favorecida pela maior presença de anatase no precursor,
bem como, pelo menor tamanho de cristalitos que mesmo admitir. Os parâmetros da
síntese empregados foram os mais favoráveis com relação aos descritos na
literatura, ressaltando que neste precursor TiO2-30% existia brookita, polimorfo
que não favorece a produção de nanotubos.
AGRADECIMENTOS: Ao LIMAv pela estrutura oferecida para sínteses e algumas caracterizações e, ao
CETENE pelo espaço oferecido para análise de microscopia.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BAVYKIN, D.; PARMON, V.; LAPKIN, A.; WALSH, F. 2004. The effect of hydrothermal conditions on the mesoporous structure of TiO2 nanotubes. Journal of Materials Chemistry, 14: 3370-3377.
KASUGA, T.; HIRAMATSU, M.; HOSON, A.; SEKINO, T.; NIIHARA, K. 1998. Formation of titanium oxide nanotube. Langmuir, 14: 3160-3163.
MORGAN, D.; LIU, H.; FROST, R.; WACLAWIK, E. 2010. Implications of Precursor Chemistry on the Alkaline Hydrothermal Synthesis of Titania/Titanate Nanostructures. Journal of Physical Chemistry C, 114: 101-110.
