ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Materiais
Autores
Sodré, W.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Alcântara, A.C.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)
Resumo
Os bionanocompósitos representam uma grande área de materiais híbridos nanoestruturados que podem atuar em diversos campos de interesse. Neste trabalho, materiais bionanocompósitos produzidos como filmes auto-suportados foram preparados utilizando amido proveniente da tapioca como base polimérica combinado com hidróxidos duplos lamelares de ZnAl, ZnFe e NiTi. Essa combinação de materiais, mostra uma grande afinidade na adsorção de contaminantes aquosos, tais como, herbicidas, corantes têxteis e etc.
Palavras chaves
Bionanocompósitos ; Hidróxido Duplo Lamelar; Amido da Tapioca
Introdução
Compostos híbridos são materiais resultantes da combinação de dois ou mais componentes, geralmente um de natureza orgânica e outro inorgânica, de modo a formar um novo produto com características diferentes ou melhoradas dos seus materiais constituintes(ALCÂNTARA,2014). Geralmente, estes materiais podem ser produzidos através da combinação de uma fase na qual é dispersa, usualmente sólido inorgânico no qual apresenta ao menos uma dimensão em escala nanométrica. Tal fase inorgânica é dispersa em uma matriz de origem orgânica, geralmente um polímero na qual se denomina de fase contínua. Seguindo essa linha, os Hidróxidos Duplos Lamelares que são compostos inorgânicos também conhecidos como hidrotalcitas ou “argilas aniônicas”, possui um grande interesse em diferentes áreas de aplicação por apresentar uma síntese fácil e barata em laboratório(CONSTANTINO,2010). De acordo com essas premissas, o objetivo do deste trabalho é a síntese de materiais bionanocompósitos através da junção do amido da tapioca com os sólidos inorgânicos do tipo HDLs. Os HDLs sintetizados foram caracterizados por Difratometria de Raios X (DRX) e Espectroscopia na região do Infravermelho. Após as caracterizações, os filmes a base de amido contendo HDLs como agentes de reforço foram produzidos em diferentes proporções de HDLs:amido, apresentando boa resistência mecânica e a meios aquosos, onde em proporções determinadas, e a capacidade de adsorção de herbicidas e corantes foi investigada.
Material e métodos
HDLs de ZnAl e ZnFe foram sintetizados pelo método de co-precipitação, onde a proporção dos metais divalentes e trivalentes foram de 2:1,. Assim, mediante uma mistura dos sais metálicos de interesse (Zn, Al, Fe, Ni e Ti), foram gotejados em 250 mL de água. O pH do sistema é controlado com uma solução de NaOH (1M) para 9- 9,5 controlando o pH com a ajuda de um pHmetro. O sistema é mantido em agitação por 24h, lavados, centrifugados e secos em estufa a 60°C e macerado até a formação de um pó fino que foi analisado por Difratometria de Raios X e Espectroscopia de Infravermelho(LU,2015). No caso do HDL de NiTi, a solução é envelhecida em uma autoclave 130°C apor um período de 72h(BHATTACHARYYA,2015). Para a preparação dos filmes bionanocompósitos foi utilizada a técnica de casting onde os sistemas híbridos resultantes da combinação entre o amido e o HDL foram secos a temperatura ambiente em um recipiente de plástico. Para a preparação dos filmes, diferentes quantidades de HDL foi empregada (1g, 0,3g, 0,1g e 0,02g), empregando uma massa fixa de amido (1g).
Resultado e discussão
Os difratogramas de raios X dos HDLs de ZnFe, ZnAl e NiTi sintetizados, são
mostrados na figura 1. Com os resultados do DRX, podemos observar a presença
de reflexões característicos da formação dos hidróxidos duplos lamelares
para cada tipo de sólido lamelar apresentado. No entanto, é evidenciado que
o HDL de NiTi, apresenta uma baixa cristalinidade em relação aos materiais
sintetizados a base de ZnFe e ZnAl. Outra técnica empregada para a
caracterização dos hidróxidos duplos lamelares sintetizados foi a
espectroscopia na região do infravermelho (figura 2).De acordo com a Figura
2, é possível apreciar a presença de uma banda larga na região de
aproximadamente 3600 cm-1 que caracteriza a presença do grupo –OH (νOH),
referentes às hidroxilas presentes no material. Também, é possível
evidenciar em todos os materiais sintetizados um conjunto de bandas pequenas
abaixo de 600 cm-1 no qual é atribuído a vibrações de metal-oxigênio-metal
(νM-O-M). Por outro lado uma banda forte na região de aproximadamente 1400
cm-1 pode ser apreciada, correspondendo a presença de vibrações ânion
carbonato intercalado nas lamelas do material. Os filmes bionanocompósitos
produzidos, apresentaram uma boa dispersão dos HDLs em meio a matriz
biopolimérica, sendo caracterizados por alta transparência, sugerindo uma
boa compatibilidade entre as contrapartes orgânica e inorgânica.
Difratograma de raios X dos Hidróxidos Duplos Lamelares sintetizados
Espectros de infravermelho dos hidróxidos duplos lamelares
Conclusões
Foi possível obter hidróxidos duplos lamelares ZnFe, ZnAl e NiTi, os quais foram caracterizados por distintas técnicas. Bionanocompósitos usando o amido da tapioca como base biopolimérica e HDL como fase dispersa foram obtidos, os quais foram processados como filmes auto-suportados. Além de transparentes, tais materiais bionanocompósitos apresentaram boas propriedades mecânicas e de resistência a meios aquosos em comparação ao biopoplimero puro, aumentando o campo de aplicação desses materiais. Esses filmes serão avaliados e submetidos quanto as suas capacidades de adsorção de contaminantes.
Agradecimentos
Agradecimentos a minha orientadora por acreditar no meu potencial e a Universidade Federal do Maranhão
Referências
ALCÂNTARA, A.C.S.; ARANDA, P.; DARDER, M.; RUIZ-HITZKY, E. Polysaccharide–fibrous clay bionanocomposites. Applied Clay science, 96, 2014, 2-8.
BHATTACHARYYA, K. G.; ROY CHOWDHURY, P.; Ni/Ti layered double hydroxide: synthesis, characterization and application as a photocatalyst for visible light degradation of aqueous methylene blue. Dalton Transactions. 2015, 44, 6809-6824.
CONSTANTINO, V. R. L.; CUNHA, V. R. R; FERREIRA, A. M. C.; TRONTO, J.; VALIM, J. B. Hidróxidos duplos lamelares: nanopartículas inorgânicas para armazenamento e liberação de espécies de interesse biológico e terapêutico. Quím. Nova vol.33 no.1 São Paulo - 2010
LU, H.; QIU, Y.; ZHU, Z.; ZHANG, H.; ZHU, J.; Simultaneous removal of arsenate and antimonate in simulated and practical water samples by adsorption onto Zn/Fe layered double hydroxide. Chemical Engineering Journal, 276, 2015, 365-375.
Patrocinadores
Apoio
Realização
