EVOLUÇÃO ESPONTÂNEA DO EFEITO MÉMORIA EM HDLS EXPOSTOS À ATMOSFERA AMBIENTE

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Hora, P.H.A. (UFPB) ; Pergher, S.B.C. (UFRN) ; Silva, A.O. (UFRN)

Resumo

Os Hidróxidos Duplos Lamelares exibem a possibilidade de sua estrutura de forma espontânea quando expostos à atmosfera, o que torna esse material extremamente promissor no que diz respeito a sua reutilização em processos posteriores.Nesse trabalho é efetuado um estudo no qual é o material é exposto à atmosfera ambiente e sua cinética de recuperação estrutural é observada através de dados de difração de raios x. Os dados mostram que o material apresenta recuperação estrutural em um prazo de exposição de cerca de 2 semanas.

Palavras chaves

efeito memória; reutilização; HDL

Introdução

Alguns hidróxidos duplos lamelares exibem a propriedade de regeneração da estrutura inicial do material após ser submetido à decomposição térmica, o que denomina-se “efeito memória” (Rodrigues, 2007). De acordo com a literatura esses materiais quando calcinados, em temperaturas perto de 500°C, acontece à decomposição dos ânions interlamelares e a quase total desidroxilação do material, ocasionando assim a perda da composição lamelar. Resultante deste processo é formada uma solução sólida de um hidróxido-óxido duplo de M2+ e M3+ (Reis, 2009), um composto tipo periclásio. Um simples acrescimento de água ou exposição ao ambiente deste óxido formado é presumível realizar a reconstrução da estrutura do hidróxido duplo lamelar precursor. Contudo, o acontecimento do “efeito memória” está sujeito à formação devida do óxido misto (Stanimirova et. al, 2004). Em faixas de temperatura extremamente altas (próximo a 1000°C), sucede à constituição de um composto tipo espinélio (Velu et. al, 1999), que é estável em condições ambiente, logo, neste estágio, não é possível a ocorrência da regeneração da estrutura laminar.Essa regeneração estrutural decorrente da exposição à atmosfera deve-se à ocorrência de adsorção de umidade e CO2 do ar atmosférico (Rodrigues, 2007). Quando adicionado em água, o ânion carbonato é natural da dissolução do CO2 atmosférico no solvente (Wang, 2007).A ação do efeito memória em HDLs do sistema Mg-Al é bastante evidenciada na literatura, mas tal ocorrência para o sistema Zn-Al é controversa (Newman & Jones, 1998; Vaccari,1998). O objetivo desse trabalho é estudar o tempo que o material calcinado pode ficar exposto a atmosfera, uma vez que possui grande potencial como catalisador ácido quando calcinado.

Material e métodos

As amostras de argilas aniônicas de dois sistemas M2+-M3+-A-y, cuja proporção, M2+/M3+=2:1, foram sintetizadas através do método de coprecipitação a pH variável, que consiste na adição de uma solução salina, composta dos dois cátions a serem introduzidos nas camadas do material em equivalência M2+:M3+= 2:1, em outra solução, onde está presente o ânion a ser intercalado entre as lamelas (no caso o carbonato) em solução 2,0 mol.L-1 de NaOH. A mistura foi submetida a um banho hidrotérmico durante 24h (Daute et. al, 2002), em seguida, os materiais foram submetidos ao processo de maturação por um período de 72h e posterior filtração com lavagem dos cristais até pH=7,0. Os sistemas de HDLs sintetizadados foram Mg-Al-CO3 e Zn-Al-CO3. A caracterização do material foi realizada através de análises de DRX, que foram processadas através de difratômetro Shimadzu, com step size = 0,05 e 2ɵ na faixa de 1,5°-60º. As amostras de Hidróxido Duplo Lamelar dos sistemas Mg-Al e Zn-Al foram submetidas ao processo de calcinação em razão de aquecimento de 20°C/min até a temperatura de 470°C. Após a calcinação os materiais foram submetidos a ação da atmosfera local durante o período de até 2 semanas. Durante espaços de tempo determinados, análises de Difração de Raios X foram processadas para constatação da ação da atmosfera sob a restruturação da organização original do material precursor. As amostras foram analisadas após o término da calcinação, 1 semana de exposição à atmosfera e 2 semanas de exposição. Além disso, o difratograma de raios X da amostra com maior tempo de exposição (2 semanas) foi comparada com a amostra original.

Resultado e discussão

A dinâmica de reorganização estrutural (“efeito memória”) quando expostos à ação da atmosfera dos HDL Zn-Al e Mg-Al calcinados apresentaram uma dinâmica semelhante. Ambas as amostras apresentaram a ocorrência do “efeito memória” com mesmo intervalo mínimo de tempo de exposição, 2 semanas. Após uma semana de exposição verificou-se que os difratogramas das amostras apresentavam perfis semelhantes a das amostras calcinadas. Contudo, durante esse tempo de exposição para sua restruturação o material não adquiriu cristalinidade semelhante as das amostras de HDL precursoras, mas adquiriu boa cristalinidade. os resultados com as amostra de HDL Zn-Al apresentaram a mesma dinâmica que os com o Mg-Al. Mesmo não mostrando cristalinidade igual a amostra precursora, foram obtidas fases bem cristalinas.

Conclusões

Os dados obtidos nesse estudo confirmam as informações relatadas na literatura especializada a respeito da possibilidade de ocorrência do denominado “efeito memória” em HDLs dos sistemas Mg-Al e Zn-Al. Contudo, foi observado que tal reconstrução estrutural é obtida no prazo mínimo de 2 semanas de exposição à atmosfera.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPQ pelo apoio financeiro

Referências

NEWMAN, S.P.; JONES, W.; New Journal of Chemistry, n. 22, pág. 105, 1998.
REIS, M. J.; Síntese e Caracterização de Hidróxidos Duplos Lamelares Preparados na Presença de Polímeros Orgânicos ou com Macromoléculas Intercaladas, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2009.
RODRIGUES, J.C. Síntese, Caracterização e Aplicações de Argilas Aniônicas do Tipo Hidrotalcita, Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007
STANIMIROVA, T.; PIPEROV, N.; PETROVA, N.; KIROV, G.; Clay Minerals, n. 39, pág. 177, 2004.
VACCARI, A.; Catalysis Today, n. 41, pág. 53, 1998.
VELU, S.; SUZUKI, K.; OKASAKI,M.; OSAKI, T.; TOMURA, S.; OHASHI, F.; Chem. Mater., n. 11, v. 8, pág. 2163, 1999.
WANG, H.; CHEN, J.; CAI, Y.; JI, J.; LIU, L.; TENG, H.H.; Applied Clay Science, n. 35, pág. 59, 2007.