62ª Reunião Anual da SBPC

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

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE TRIÓXIDO DE MOLIBDÊNIO NANOCRISTALINO

Ludyane Nascimento Costa 1 José Milton Elias de Matos 1, 2

1. Universidade Federal do Piauí - UFPI 2. Prof.Dr.

INTRODUÇÃO:

O trióxido de molibdênio (MoO3) é um material do tipo semicondutor que têm atraído considerável interesse em materiais modernos de investigação (dispositivos de armazenamento de energia que exibem alta densidade de potencia, excelente propriedade de descarga e longo ciclo de vida), assim como também em capacitores eletroquímicos, baterias e células de combustível. Na última década várias alternativas têm sido estudadas para a síntese de nonocristais desse composto, usando para isso diferentes precursores e complexa transformação, tais como a formação de óxidos na forma de bastões de H-MoO3 através da precipitação da solução e tratamento térmico, síntese de nanobastões por preparação hidrotermal, síntese de barras de cristal poli-hexagonal H-MoO3 por evaporação, síntese hidrotermal de nanobastões de MoO3 obtidos pela acidificação de tetra-hidratado heptamolibdato de amônia e pela precipitação química e tratamento hidrotermal. Apesar das diversas alternativas expostas, o presente trabalho tem como meta desenvolver uma metodologia limpa e barata para obtenção de nanocristais de MoO3 empregando o uso de água (método hidrotermal) ou álcool como solvente orgânico (método solvotermal), que por sua vez é pouco agressivo ao meio ambiente, na presença ou ausência de peróxido.

METODOLOGIA:

Foram feitas três sínteses utilizando cerca de 1,32 g de MoOCl4, 50,0 mL de solvente (água, metanol ou etanol, alternadamente) e 1,82 mL de peróxido de hidrogênio na proporção molar de 15/1 de H2O2/Mo. Em seguida as reações foram submetidas a uma temperatura de 120 °C na estufa, usando um reator de vidro de 100 mL (Schott Duran), por um período de 24, 48 e 72 horas, verificando assim a influência do tempo de reação. Utilizando as mesmas quantidades de reagentes citadas no procedimento acima, foram realizadas ainda duas sínteses de MoO3 para cada solvente, variando dessa vez a temperatura (80 °C e 100 °C) por um tempo de 72h. Após expostas a uma determinada temperatura e/ou por um dado intervalo de tempo, as soluções foram secas em um agitador com aquecimento de 100 °C. As características estruturais dos óxidos sintetizados foram determinadas por DRX.

RESULTADOS:

A obtenção das estruturas do óxido metálico foi feita através da decomposição do peróxido do metal na presença de água, metanol e etanol como meio reacional. Na síntese que visa o estudo da influência do tempo sobre a reação, os solventes foram lentamente adicionados ao composto de MoOCl4 juntamente com o peróxido de hidrogênio, havendo liberação de calor e resultando em soluções de diferentes. Na síntese realizada com mudança de temperatura, tanto a solução formada por água quanto a solução formada por etanol apresentaram visivelmente uma mudança de cor que varia de acordo com a temperatura. Através do difratograma de raios x foi possível observar que usando a água como solvente obtém-se picos mais estreitos e definidos, com melhor cristalinidade e uma área superficial menor em relação às demais estruturas cristalinas, apresentando cristalitos na faixa de 29 nm para a reação de 72h. Além disso, é notável a baixa cristalinidade em relação aos compostos orgânicos mesmo com longos tempos de síntese. Em ambos os métodos realizados, a adição de peróxido de hidrogênio é indispensável, pois ele retarda a formação do complexo metálico, provocando por sua vez o surgimento de cristais menores, o que é o ideal.

CONCLUSÃO:

A técnica de decomposição térmica na presença de peróxido de hidrogênio mostrou-se eficiente na obtenção de nanocristais de MoO3, principalmente na presença de água como solvente, apresentando cristalitos com diâmetro médio de 29 nm. Essa técnica além de avaliar a influência do tempo e da temperatura sobre o meio reacional, é relativamente limpa, barata e não prejudica o meio ambiente.

Palavras-chave: Molibdênio, Nanocristais, Síntese hidrotermal.