Desenvolvimento de materiais inorgânicos para atuarem como indicadores de alta temperatura

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Teles, S.C. (UFOP) ; Siqueira, K.P.F. (UFOP)

Resumo

CoMoO4 são importantes materiais inorgânicos e podem se apresentar em diferentes formas polimórficas, dentre as quais, destacam-se a fase beta, fase alfa e a fase hidratada. A fase beta tem propriedades termocrômicas, ou seja, quando submetidos a elevadas temperaturas o material sofrerá uma transição de fase a qual resulta na mudança de cor do material. Por isso, estes materiais são viáveis para indústrias que necessitam monitorar um determinado processo que ocorra em temperaturas dentro da faixa de transição de fase. O objetivo deste trabalho é sintetizar CoMoO4 para atuarem como sensores indicadores de alta temperatura via reação de coprecipitação. Os materiais obtidos foram calcinados a diferentes temperaturas a fim de se obter as fases beta e alfa e caracterizados pela técnica de DRX.

Palavras chaves

CoMoO4; termocrômicos; molibdatos

Introdução

Os molibdatos de cobalto são importantes materiais inorgânicos da classe das cerâmicas e possuem potencial de aplicação em diversos campos como: magnético, catálise e fotoluminescência, devido às propriedades estrutural, morfológica, magnética, catalítica e ótica. O composto CoMoO4 tem quatro estruturas cristalinas: α-fase, obtida em altas temperaturas; β-fase, obtida em baixa temperatura; hidratada, obtida a temperatura ambiente, e hp-fase, obtida sob alta pressão. A fase beta do molibdato de cobalto tem propriedade piezocrômicas e termocrômicas, uma vez que muda da cor roxo para verde ao transitar de beta para alfa através da indução por pressão ou temperatura (CAUZZI et al, p125, 1999). Essa mudança visual ocorre em função do aumento do número de coordenação do Mo6+, o que leva a fase α-CoMoO4 a diminuir a sua energia de absorção em relação a β-CoMoO4. Porém, a energia necessária para que essa transição ocorra é alta o que possibilita o uso do CoMoO4 como sensor de temperaturas elevadas. Com isso, estudo do comportamento do CoMoO4 em função da temperatura tem ganhado bastante relevância. O molibdato de cobalto pode ser obtido via coprecipitação, um método simples, rápido e eficiente. Nessa técnica a mistura em solução dos precursores leva a interação entre os íons havendo a precipitação estequiométrica do sistema (KIANPOUR et al, p.121, 2013). O CoMoO4, como sensor, pode ser utilizado nas indústrias que necessitam do monitoramento da temperatura de seus processos em torno de 600°C, temperatura na qual a transição ocorre e a cor do dispositivo é nitidamente alterada. Dessa forma, este trabalho tem por objetivo sintetizar e caracterizar o composto inorgânico CoMoO4 via coprecipitação para a investigação do seu uso como sensores de alta temperatura.

Material e métodos

Para obter o molibdato de cobalto quantidades estequiométricas dos reagentes Co(NO3)2.6H2O e (NH4)6Mo7O24.7H2O foram pesadas e solubilizadas sob agitação e aquecimento, obtendo um produto de coloração roxa. O produto foi seco em estufa por 24 horas. Para obtenção das fases polimórficas, β e α. O produto foi calcinado em diferentes temperaturas na faixa de 200 a 1000°C. Todos os compostos obtidos foram caracterizados utilizando a técnica de difração de raios X.

Resultado e discussão

As três fases do molibdato de cobalto foram obtidas, por meio da metodologia descrita anteriormente sendo elas: hidratada, β e α. A Figura 1 apresenta os resultados da difração de raios X das três amostras, juntamente com os padrões catalogados no ICDD (International Centre for Diffraction Data): #00-014-0086 para a fase hidratada; #00-021-0868 para beta e #00-025-1434 para alfa. Quando a fase hidratada foi calcinada, houve a desidratação física e química, tendo em 340°C o surgimento da fase beta, na cor roxa clara. A transição para a fase α (β → α) requer maior energia, pois há a mudança da coordenação do cátion Mo6+ (EDA et al, p.2797, 2005). Para obtenção da fase α, o precursor foi calcinado a 600°C, sendo então formado um produto de coloração verde. Os resultados sugerem que o CoMoO4 possa ser utilizado no monitoramento de processos que ocorrem a 600°C, devido a essa transição, β → α, tendo como indicativo a mudança da cor de roxo para verde.

Figura 1. DRX das três fases do CoMoO4 comparadas a padrões obtidos da literatura: CoMoO4xH2O (H) β- CoMoO4 (B) e α-CoMoO4 (A) com os seus padrões.

Conclusões

A fase hidratada do CoMoO4 é a precursora para os polimorfos α e β. O β-CoMoO4 é a fase que exibe a característica piezo e termocrômica, uma vez que muda de cor (roxo para verde) ao transitar de beta para alfa através da indução por pressão ou temperatura. A transição H → β é facilitada, provavelmente, pela semelhança na estrutura e propriedades eletrônicas, enquanto que a transição β → α requer maior energia. Com isso, o molibdato de cobalto pode ser utilizado para monitoramento de fornos e processos que ocorram em temperaturas a 600°C, sendo detectada pela variação da cor do material.

Agradecimentos

FAPEMIG, CNPq, UFOP.

Referências

CAUZZI, D.; DELTRATTI, M.; PREDIERI, G.; TIRIPICCHIO, A.; KADDOURI, A.; MAZZOCCHIA, C.; TEMPESTI, E.; ARMIGLIATO, A.; VIGNALI, C. Synthesis of MMoO4/SiO2 catalysts (M: Ni or Co) by a sol-gel route via silicon alkoxides Stabilization of b-NiMoO4 at room temperature. Applied Catalysis A: General, n° 182, 125-135, 1999.

EDA, K.; UNO, Y.; NAGAI, N.; SOTANI, N.; WHITTINGHAM, M. S. Crystal structure of cobalt molybdate hydrate CoMoO4.nH2O. Journal of Solid State Chemistry, n°178, 2791–2797, 2005.

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