62ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

ESTUDO DO EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DE H2O2 NA FORMAÇÃO DE FASES DE TiO2

ALESSANDRA RIBEIRO FREITAS 1 JOSÉ MILTON ELIAS DE MATOS 1 MARIA RITA DE MORAIS CHAVES SANTOS 1 RAMON KENNED DE SOUSA ALMEIDA 2 SERGIO HENRIQUE BEZERRA DE SOUSA LEAL 1

1. DEPARTAMENTO DE QUIMICA, UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ / UFPI 2. INSTITUTO DE QUIMICA, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS / UNICAMPI

INTRODUÇÃO:

Óxidos metálicos têm atraído atenção devido suas diversas aplicações, entre estes óxidos, acredita-se que o de titânio, ou titânia (TiO2) é o material promissor devido a sua não toxidade, estabilidade a longo prazo, excelente poder de espalhamento de luz, resistência á corrosão e baixo custo, com aplicações fortemente dependentes da estrutura cristalográfica, morfologia e o tamanho das partículas (Nag et al., 2007; Shriver et al., 2008; Atkins et al., 2001). A titânia possui três fases: rutilo (tetragonal), anatase (tetragonal) e bruquita (ortorrômbica) (Ding et al., 1997). Rutilo tem alto índice de refração, visível transparência e absortividade no ultravioleta, assim, tem sido amplamente aplicado em pigmentos e opacificantes. Anatase é quimica e opticamente ativa, adequada para suporte de catalisadores e materiais fotoeletroquímicos, já a bruquita é eletricamente mais ativa do que a anatase e é uma boa candidata para dispositivos fotovoltaicos (Zhu et al., 2005). No entanto, cada fase depende do método de preparação. Neste trabalho sintetizou-se nanocristais de TiO2, utilizando-se o método hidrotermal variando a concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2). A fim de investigar a influência da concentração de H2O2 na formação nanocristais de TiO2, usou-se H2O2 10 e 30%.

METODOLOGIA:

Síntese do TiO2: A)Preparou-se três soluções contendo 8 mL de peróxido de hidrogênio 10% (Dinâmica), 100 mL de água Mili-Q e 2,5 mL de isopropóxido de titânio (Ti[OCH(CH3)2]4) (98%) da Across Organics EUA, variando-se os tempos reacionais.; B)Preparou-se três soluções contendo 8 mL de peróxido de hidrogênio 30% (Dinâmica), 100 mL de água e 2,5 mL de isopropóxido de titânio, variando-se os tempos reacionais; As reações foram realizadas em um reator de vidro de 100 mL (Schott Duran) e mantidas em aquecimento em estufa a 120 ºC por 48, 120 e 168 horas.. Após o aquecimento em estufa, os pós foram secos em uma placa de petri (a 100 oC) utilizando uma chapa de aquecimento e as características estruturais dos óxidos sintetizados foram determinadas por Difratogramas de raios X (DRX), usando um difratômetro Rigazu D-Max 2500 com radiação CuK.

RESULTADOS:

Os Difratogramas de raios X (DRX) mostraram a formação das três fases (anatase, bruquita e rutilo) para as sínteses contendo peróxido de hidrogênio 30%, com diâmetro de cristalito de 10,9 nm (48h), 10,7 nm (120h) e 10,6 nm (168h), para anatase, 31,2 nm (48h), 34,4 nm (120h) e 30,3 nm (168h), para rutilo e 13,1 nm (48h), 12,2 nm (120) e 12,6 nm (168h) para bruquita e apenas a formação de anatase e bruquita para as sínteses realizadas com peróxido de hidrogênio 10%, com diâmetro de cristalito de 7,23 nm (48h), 9,72 nm (120) e 9,42 nm (168h), para anatase, e 7,37 nm (48h), 11,47 nm (120) e 10,08 nm (168h) para bruquita. A causa deste fato pode estar na variação da concentração do H2O2 (de 10 para 30%), pois a variação na concentração influenciou diretamente na formação das fases do TiO2. Com o aumento na concentração de H2O2 ocorreu decréscimo do pH, isso é devido a liberação de prótons durante a formação do complexo peróxido. O pH no meio reacional influencia diretamente na formação das fases, a formação da fase rutilo é favorecida pelo ambiente ácido no qual o complexo é submetido, ou seja, em pH muito baixo ocorre a nucleação da fase rutilo e consequentemente a formação das três fases, em H2O2 30% (Cheng et al., 1995; Vila, 2006; Chang et al., 2009).

CONCLUSÃO:

Nanopartículas cristalinas de TiO2 foram sintetizadas pelo método da decomposição de peróxido e hidrotermal;o pH em uma síntese influi de maneira considerável na formação da estrutura cristalina do TiO2; foi possível controlar a fase da partícula de acordo com o pH do meio reacional, sendo que em meios ácidos a nucleação de rutilo é favorecida.

Instituição de Fomento: CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO- CNPQ

Palavras-chave: NANOCRISTAIS DE TITÂNIO, PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO, HIDROTERMAL.