Efeito das proporções de solventes sobre o comportamento do gap de nano cristais de Ca(0,5)Sr(0,5)MoO4

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Materiais

Autores

Ribeiro, F.A.S. (IF SERTÃO- PE) ; da Silva, J.L.A.J.B.M. (IF SERTÃO- PE) ; Marques, V.S. (IF SERTÃO- PE)

Resumo

Atualmente, está sendo desenvolvido novos métodos para se obter o controle óptico de materiais cerâmicos avançados. Neste trabalho, é reportado a síntese de nono cristais de CaSrMoO4 via método de co-precipitação em diferentes proporções de solventes (água/etileno glicol) e processados a 140 ºC por 1 hora em sistema de micro-ondas. Para a caracterização desse material, utilizou – se duas técnicas: difração de Raios X (DRX) e medidas de absorção UV-vis. Os padrões de DRX mostraram que os nano cristais cristalizam-se com estrutura tetragonal tipo scheelita livre de fase secundária, indicando que os resultados foram obtidos com sucesso. E as medidas de absorção UV-vis evidenciaram os valores de “band gap” óptico variando de 3,92 a 4,07 eV em função das proporções dos solventes.

Palavras chaves

Solvente; Gap; Cerâmica

Introdução

O Ca(0,5)Sr(0,5)MoO4 é um material que faz parte da classe das cerâmicas tecnológicas com sistema de cristalização tetragonal tipo scheelita (Thongtem et al., 2008; Cui et al., 2008). Atualmente, este composto tem atraído a atenção de diferentes campos da ciência e tecnologia, por suas propriedades permitirem variadas aplicações industriais. (Campus et al., 2007).Diferentes técnicas de preparação têm sido empregadas para obtenção de scheelitas, como é o caso de deposição por laser pulsado (Huang e Jia, 2003), Czochralski (Ling et al., 2006) e precursores poliméricos (Orhan et al., 2005). Geralmente, estes métodos requerem equipamentos sofisticados, elevadas temperaturas com longos tempos de processamento, uma expressiva quantidade de precursores e grande consumo de energia (Guo e Kleppa, 1996). Entretanto, importantes novos métodos de síntese/processamento que possibilitam a obtenção de materiais em nano e microescala com diversas morfologias têm sido desenvolvidos como, por exemplo, os métodos hidrotérmicos/solvotérmicos (Liu e Chu, 2005). Processos de síntese em que é possível se controlar a morfologia são tecnologicamente interessantes, pois as propriedades ópticas de nano cristais dependem não apenas de sua composição, mas também da estrutura. Nesse contexto, o processamento hidrotermal (em meio líquido) é uma técnica bem estabelecida para síntese de materiais, sua cinética é lenta devido às baixas temperaturas utilizadas, e por esta razão, pesquisadores passaram a associar um campo de micro-ondas à reação, por suscitar resultados interessantes com ganhos de energia e tempo. Então, o objetivo principal desse trabalho é estudar o efeito das diferentes proporções de solventes no comportamento do gap de nano cristais de CaSrMoO4.

Material e métodos

Os nano cristais de CaSrMoO4 foram sintetizados pelo método da co-precipitação e processamento em sistemas de micro-ondas hidrotermal, onde foi utilizada diferentes proporções de solventes afim de obter o comportamento óptico. Todos os precursores utilizados nas sínteses dos pigmentos de SrMoO4 são de grau analítico. Para realização dessa síntese foram misturados 0,0025 mol de ácido Molibidico, 0,00,25 de acetato de Cálcio e 0,0025 mol de nitrato de estrôncio e dissolvidos em diferentes proporções de água e etileno glicol (100% H2O; 75% H2O / 25% C2H6O2; 50% H2O / 50% C2H6O2; 25% H2O / 75% C2H6O2 e 100% C2H6O2) em volume total. O pH da solução foi ajustado para 10 com a adição de 5 ml de hidróxido de amônia para garantir a precipitação quantitativa dos materiais precursores. Os nano cristais de CaSrMoO4 foram caracterizados por difração de raios X (DRX) em um equipamento Rigaku-DMax, modelo 2500PC de origem japonesa, com radiação Cu-Kα (λ = 1,5406 Å) e monocromador de grafite. Para investigação dos valores do gap foi utilizado as análises de espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis) foi utilizado um equipamento da marca Varian, modelo Cary 5G, no modo reflectância difusa com comprimento de onda na faixa de 200 a 800 nm. Utilizou-se óxido de magnésio (MgO) como material de referência e um porta amostra especial para os pós foi adaptado ao sistema.

Resultado e discussão

A figura 1 mostra os dados de DRX para os nano cristais de CaSrMoO4 que foram sintetizados com diferentes proporções de solventes (H2O/C2H6O2) e processados em sistemas de micro-ondas hidrotermal a 140°C durante 1 hora. Todos os picos presentes no difractograma podem ser indexados na estrutura tetragonal do tipo cheelita, de acordo com o JSPDS (Comitê Misto de Padrões de Difração para Pós) fixa Nº30-1287. Todos os picos revelam a ausência de fase secundária, sendo os mesmos, bem definidos sugerindo assim um bom grau de organização estrutural a longa faixa. Ou seja, os resultados de síntese foram obtidos com sucesso. As figuras (2-6) mostram os espectros de absorção UV-vis dos nano cristais de CaSrMoO4 preparados com diferentes proporções de solventes (H2O/C2H6O2) e processados a 140 ºC por 1h em sistema de micro-ondas. Os valores dos “band gap” ópticos obtidos em função das diferentes proporções de solventes. A energia de “band gap” óptico (Egap) foi estimada pelo método proposto por Wood e Tauc (Wood e Tauc, 1972). Como pode ser observado nos valores obtidos, os valores do gap dos nanos cristais de CaSrMoO4 variam de acordo as proporções de solventes (H2O/C2H6O2). Este comportamento pode estar relacionado com a presença de diferentes densidades de defeitos originados nas partículas de CaSrMoO4 sintetizadas por diferentes metodologias. Estes diferentes métodos de preparação levam à obtenção de pós de Ca(0,5)Sr(0,5)MoO4 com várias morfologias, distribuição de tamanho de cristal e grau de ordem e desordem estrutural dentro da rede cristalina. Portanto, estes fatores também promovem a formação de níveis de energia intermediários dentro do “band gap”.

Espectro de absorção na região do UV-vis das nanoestruturas de CaSrMoO4 preparadas usando 100% de H2O e 0% de C2H6O2 como solventes.


Espectro de absorção na região do UV-vis das nanoestruturas de CaSrMoO4 preparadas usando 75% de H2O e 25% de C2H6O2 como solventes.


Espectro de absorção na região do UV-vis das nanoestruturas de CaSrMoO4 preparadas usando 50% de H2O e 50% de C2H6O2 como solventes.


Espectro de absorção na região do UV-vis das nanoestruturas de CaSrMoO4 preparadas usando 25% de H2O e 75% de C2H6O2 como solventes.


Espectro de absorção na região do UV-vis das nanoestruturas de CaSrMoO4 preparadas usando 0% de H2O e 100% de C2H6O2 como solventes.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que os nanos cristais de CaSrMoO4 podem ser síntetizado pela metodologia utilizada, onde os testes padrões de Raios-X comprovaram que os nano cristais foram obtidos com sucesso, livre de fase secundária. E os espectros de absorção UV-vis mostraram que os valores de “band gap” variam de acordo com as proporções de solventes, onde esses valores são inversamente proporcionais à concentração mássica de C2H6O2 utilizada nas sínteses e processamento em sistema de micro-ondas.

Agradecimentos

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