Síntese e caracterização de pós de BaWO4 obtidos sob diferentes condições de pH.

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Nascimento, V. (UFPI) ; Sousa, R. (UFPI) ; Santos, M. (UFPI) ; Vieira, T.S. (UFPI)

Resumo

As cerâmicas avançadas são muito utilizadas nas indústrias devido a propriedades ópticas de alta eficiência. Neste contexto, os tungstatos em geral são materiais que têm despertado um grande interesse tecnológico devido às suas propriedades eletro-ópticas, para as mais variadas aplicações dentro de faixa específica do espectro fotoluminescente. O presente trabalho propõe a síntese de BaWO4 pelo método de co-precipitação, crescidos por tratamento solvotermal sob variadas condições de pH. A caracterização dos produtos foi realizada por Espectroscopias no Infravermelho e Raman. Foi verificada a formação de partículas de BaWO4 de alta pureza e homogeneidade em pH diferentes, apresentando boa cristalinidade e ordenamento estrutural.

Palavras chaves

Tungstato de bário; co-precipitação; pH

Introdução

No mundo contemporâneo o desenvolvimento de novos materiais cerâmicos com propriedades ópticas de alta eficiência, se apresenta como um processo de grande valor agregado. Materiais cerâmicos pertencentes à família do tipo scheelita, os tungstatos, apresentam fórmula geral ABO4 (onde A = Ba e B = W) (JONG WON et al.,2006), têm uma longa história de aplicações eletro- ópticas e fotoluminescentes (LIMA JÚNIOR, 2008). Assim, tornaram-se objeto de extensivas pesquisas com foco nas suas excelentes propriedade ópticas e estruturais. Um método, que vem se destacando entre outros métodos de síntese devido à facilidade de obtenção de óxidos à temperatura ambiente a partir de uma solução aquosa utilizando sais solúveis no meio é o método de co- precititação (TSARYUK et al., 2001). E a técnica solvotermal, denominada hidrotermal quando o solvente empregado é a água, é utilizada quando materiais não solúveis em condições normais, na presença de solventes e sob condições de alta pressão e temperatura, são dissolvidos e em seguida recristalizados, podendo-se obter cristais simétricos de alta pureza e homogeneidade (BYRAPPA &ADSCHIRI, 2007). O cristal [BaWO][/4] tem sua estrutura pertencente ao grupo das scheelitas. Podem ser designadas por apresentar estrutura cristalina tetragonal dipiramidal. A estrutura scheelita é visualizada em termos de seus dois poliedros de cátions constituintes: o sítio do bário com coordenação oito, e o sítio tetraédrico do tungstênio (LIMA JÚNIOR, 2008). Cada vértice do sítio do bário, composto de um átomo de oxigênio, compartilha seus vértices com oito tetraedros de WO42- adjacentes. Cada tetraedro é ligado a oito sítios de bário (dois para cada oxigênio) (RIBEIRO, 2000).

Material e métodos

Foram feitas cinco sínteses empregando a técnica de coprecipitação em todas, dissolvendo assim, 2,5 mmol de BaCl2.2H2O em 100 mL de água deionizada, logo após foi submetido à agitação por cerca de 15 min, posteriormente foi adicionado 2,5 mmol de Na2WO4.2H2O. Em seguida foi feito o ajuste do pH com solução de NaOH a 9 e 11.Para a solução com pH 7 não foi necessário fazer nenhum ajuste. • Ajuste de pH: Foi adicionado uma gota de cloreto de sódio (HCl) na solução I para o pH ficar 3.Logo após foi feita uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) 4 mol.[L][/-1] e com peso molar 40 g.[mol][/-1] em 250 mL (mililitros) de água deionizada para o ajuste do pH 9 e 11 nas soluções III, IV e V. Na solução III foram adicionadas cinco gotas de NaOH a 1 mol. [L][/-1] e uma gota de NaOH a 4 mol.[L][/-1] a fim de obter o pH 9. Já para solução IV ficar com pH 11 foi adicionado uma gota de NaOH 4 mol.[L][/-1] e na solução V foram adicionados duas gotas de NaOH 4 mol.[L][/-1] para ficar com pH 11. Os sistemas permaneceram em agitação por mais 30 minutos e o precipitado formado foi transferido para uma autoclave de teflon sendo levado à estufa por 24h a 100 °C. Após este período os pós foram lavados três vezes com etanol com pureza de 99,5% e uma vez com água deionizada. Em seguida foram postos para a secagem em temperatura ambiente, onde depois os pós obtidos foram utilizados para as caracterizações do produto

Resultado e discussão

Foi realizada a caracterização dos pós de BaWO4 com diferentes pH por meio das técnicas de Espectroscopia de Espalhamento Raman e Infravermelho com Transformada de Fourier, que são técnicas de análise vibracional, que diz respeito à estrutura, simetria e à qualidade cristalina, permitindo os cálculos da teoria de grupos e uma análise mais localizada na cristalinidade, como mostra nas figura 1 e 2 abaixo. Devido às fracas interações entre o grupo (WO42-) e (Ba2+) os cristais do tipo scheelita apresentam dois tipos de modos vibracionais para o Raman, onde um modo é interno e outro externo. As vibrações internas correspondem às oscilações no grupo molecular (WO42-),já as vibrações externas correspondem ao movimento do cátion e da rígida unidade molecular. Na Figura 1 mostra o Espectro Raman do pó de BaWO4 com diferentes pH e processamento de 100 °C por 24 horas na estufa, onde mostra as bandas, 924 cm-1 referente ao estiramento simétrico do W-O, 830 [cm][/-1] e 793 [cm] [/-1] se refere ao estiramento assimétrico dos oxigênios na ligação O-W-O, 340 [cm][/-1] e 332 [cm][/-1] relaciona-se com a flexão assimétrica e simétrica do O-W-O respectivamente, já as bandas 189 [cm][/-1] e 149 [cm] [/-1] corresponde ao estiramento e flexão do Ba-O respectivamente. O modo livre de vibração é observado na banda 100 [cm][/-1] para o WO4. A Figura 2 mostra os Espectros de Infravermelho para as amostras de BaWO4 com diferentes pH, podendo ser observados dois modos ativos, Eu, em cerca de 778 [cm][/-1] e Au, em torno de 852 [cm][/-1].

Figura 1–Espectro Raman para os pós de BaWO4 com diferentes pH, processado a 100°C por 24 horas em estufa


Espectro de Infravermelho com Transformada de Fourier para os pós de BaWO4 com diferentes pH, processado a 100°C por 24 horas em estufa

Conclusões

A técnica do Raman e Infravermelho para o pó de BaWO4 com diferentes pH, identificou que os modos são significativos de uma estrutura tetragonal. É perceptível através do Raman que a fase almejada que caracteriza o tungstato de bário foi atingida e com a formação do pó desejado. O produto formado segue uma ordenação estrutural e não é observado a presença de outras fases secundárias.

Agradecimentos

Ao apoio do Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados, ao PIBIC CNPq e UFPI.

Referências

BYRAPPA, K.;ADSCHIRI, T. Hydrothermal technology for nanotechnology.Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, v. 53, p. 117-176, 2007.

JONG WON, Y.; RYU, J.H.; SHIM, K.B. 'beta'-Ba'B IND.2''O IND.4' nanometric powder obtained from the ternary BaO-'B IND.2'O IND.3'-Ti'O IND.2' system using the polymeric precursor method. Materials Science and Engineering:B,Lauzanne, v.127, n.2-3, p. 154-158, Fev, 2006.

LIMA, M. V. S. Estudo do comportamento fotoluminescente e morfológico do BaWO4.2010. 81 fl. Dissertação (Mestrado em Química) – UFSCar, Universidade Federal de São Paulo, 2010.

LIMA JUNIOR, L. F. Síntese, processamento por hidrotermal convencional/microondas e propriedades fotoluminescentes do pó de BaWO4. 2008. 71 fl. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) – UNESP, Faculdade de Ciências, Araraquara, 2008.

RIBEIRO, T. G. D. Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas de óxidos mistos de MnFe2O4 recobertas com quitosana. Estudos da influência da dopagem com Gd3+ nas propriedades estruturais e magnéticas. 2008. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade de São Paulo. São Paulo, 2008.

TSARYUK, V.I.; ZOLIN, V.F.Vibration and vibronic spectra of lanthanide compounds with different types of coordination polyhedra of tungsten and molybdenum. Spectrochimica Acta Part A, Kidlington. v.57, n.2, p.355-359, Fev, 2001.