Síntese, caracterização e estudo das propriedades catalíticas e magnéticas de nanopartículas de Ni dispersas em matriz mesoporosa de SiO2

Abstract

. Nickel nanoparticles supported on amorphous silica ceramic matrix were synthesized by the polymeric precursor method. The nanostructure was characterized by NMR, BET, XRD, SEM, TEM, and flame atomic absorption spectrometry techniques. It was observed a dependence of the crystallite size on the thermal annealing, under a N 2 atmosphere. The materials presented a high catalytic activity and selectivity upon the b-pinene hydrogenation reaction. The magnetic hystereses were also correlated with the morphology of the processed material.Keywords: nanoparticles; catalyst; magnetism. INTRODUÇÃONos últimos anos o desenvolvimento de materiais nanoestruturados ganhou grande impulso nas áreas da ciência dos materiais e da quími-ca do estado sólido 1 . Metais de transição nanoestruturados suportados com propriedades magnéticas e catalíticas 2 vêm sendo estudados, visando ao aumento da superfície específica de adsorção, da seletividade catalítica e a otimização da distribuição e do tipo de partícula magné-tica, com o conseqüente aumento de sensibilidade, redução da temperatura de trabalho e diminuição do tempo de resposta dos dispositivos 2,3 . Para isto, métodos de síntese devem ser desenvolvidos para possibilitar a obtenção de partículas nanométricas (restritamente menores que 10 nm) com baixo grau de aglomeração e estreita faixa de distribuição de tamanho. Para a obtenção destes materiais destacamse os métodos dos precursores poliméricos [4][5][6][7][8][9][10][11][12][13] , sol-gel 2 e de deposição em fase de vapor 10 . Destes, o método dos precursores poliméricos (método Pechini) vem sendo usado na obtenção de pós nanométricos e filmes cerâmicos finos 8 . MacLachlan e colaboradores 14 descrevem um interessante método de processamento de nanocompostos usando precursores poliméricos, através do qual foi possível o controle das propriedades magnéticas, direcionando-se a pirólise do material e obtendo-se partículas nanométricas de Fe dispersas em uma matriz cerâ-mica amorfa formada por Si, C e Ni.Uma etapa crítica no processamento e manutenção de materiais nanoestruturados é o tratamento térmico. A elevada reatividade superficial das partículas facilita a sinterização produzindo, desta forma, aglomerados de tamanho macroscópico que possuem propriedades menos vantajosas que as dos compostos em escala nanométrica. Em contraste com os métodos convencionais de preparação de metais suportados, o uso de uma matriz inorgânica como hospedeira conduz à obtenção de partículas metálicas de tamanhos uniformes e dispersão homogênea de agrupamentos de átomos metálicos (clusters). Resinas poliméricas de troca iônica, zeólitas e refratári-os porosos, entre outros materiais, foram empregados por diferentes pesquisadores como matrizes hospedeiras na síntese de nanopartículas de metais de transição [15][16][17] . Recentes publicações relatam importantes estudos sobre a cinética e o mecanismo de formação de nanoclusters. Estes estudos podem servir como ferramentas fundamentais para a explicação de várias propriedades, tais como estabilidade fí...

Nanocompósitos cerâmicos a partir do processo de moagem mecânica de alta energia

“…A partir dos dados de difração de raios X (XRD) mostrados nas Figuras 1 e 2S (material suplementar) dos sistemas nanoestruturados à base de PbTiO 3 amorfizados foram determinados os tamanhos de cristalitos a partir do pico de difração (111), utilizando-se a largura a meia altura (FWHM) dos difratogramas das amostras, obtidos dos processos de moagem mecânica com esferas de 2 mm (submetidos a 200 h de moagem) e 5 mm (submetidos a 300 h de moagem) e por intermédio da Equação de Scherrer 21 foram encontrados valores significativamente diferentes para ambos processos. Para o processo usando esferas de moagem com 2 mm o tamanho médio de cristalito foi de 11 nm, adicionalmente para o processo de moagem com esferas de 5 mm o tamanho de cristalito foi de 17 nm.…”

Síntese e caracterização de nanocompósitos Ni: SiO2 processados na forma de filmes finos

“…Nos padrões de difração de raios-X dos filmes com adição do metal foram observados os picos de difração pertencentes ao Ni metálico, caracterizado pelas reflexões de Bragg que ocorrem em 2θ ~ 44,5° e 51,7°, que correspondem aos planos (111) e (200), respectivamente 37,38 . A Figura 1 também indica a presença de uma banda larga observada em 2θ ~ 22°, atribuída à matriz de SiO 2 amorfa 39 e um pico intenso em 2θ ~ 69° correspondente ao plano (400) do substrato de Si.…”

Avaliação do efeito da temperatura de calcinação nas características estruturais e morfológicas de aluminas sintetizadas pelo método Pechini

“…Na escolha do método a ser utilizado na síntese de nanopartículas, alguns parâmetros devem ser considerados mais importantes, sendo aqueles que se direcionam a um melhor controle de área específica, menor tamanho de partículas e baixo grau de aglomeração [12].…”

“…As temperaturas requeridas são mais baixas do que no método convencional de mistura de óxidos e permite a obtenção de pós com alta pureza [14], é um método direto e preciso com mistura de multicomponentes em escala molecular. Também se destaca em relação aos outros métodos de síntese química, pois garante uma composição química reprodutível, com granulometria controlada e com estrutura cristalina estável [12].…”

“…Porém, em seus estudos, Pechini [15] reportou que a melhor relação de ácido cítrico/etilenoglicol é de (40/60)% em massa. Várias pesquisas têm sido voltadas a avaliar como essas relações têm alterado, na maioria das vezes de forma significativa, as propriedades dos materiais obtidos e gerado uma melhor qualidade na aplicação a que se destina o material produzido [12].…”