SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOTÚNEL DE ÓXIDO DE Mn COM ESTRUTURA HOLLANDITA A PARTIR DE REJEITOS DA AMAZÔNIA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Leão, M.H.S. (UFOPA) ; Marinho, K.L.L. (UFOPA) ; Couto, N.A.F. (UFOPA) ; Mendes, K. (UFOPA) ; Figueira, B.A.M. (UFOPA) ; Luz, P. (IFPA) ; Fernandez, O.J.C. (IFPA)

Resumo

Neste trabalho sintetizou-se um nanomaterial de oxido de Mn estruturado em túnel tipo hollandita, um material conhecido por sua importância em catalise, adsorção, peneira molecular e pilhas. O material foi caracterizado por difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (HRTEM). Os resultados revelaram que rejeitos da Amazônia foram transformados com sucesso em nanomaterial com morfologia em agulhas e tamanho de cristal médio em torno de 400 nm. Bandas diagnosticas de estiramento IV foram identificadas na faixa entre 1300 e 400 cm-1. Os resultados obtidos mostraram que rejeitos podem ser convertidos em produto de valor agregado, como nanomaterial de oxido de Mn.

Palavras chaves

nanomaterial; hollandita; Amazônia

Introdução

Óxidos de Mn constituem um importante grupo inorgânico com estrutura em camadas e tuneis de grande relevância tecnológica. No caso dos óxidos em túnel, destaca-se a fase em túnel chamada hollandita, que também é conhecida como OMS-2 (octahedral molecular sieve-peneira molecular octaédrica). Esta estrutura possui fórmula teórica de AxB8O16 (0 ≤x≤2), em que A representa os túneis parcialmente preenchidos por cátions mono e divalentes (K+, Na+, Ba2+, Pb2+, Sr2+), enquanto B corresponde a os sítios octaédricos onde podem estar presentes os cátions Cr3+, Fe3+, V3+ , Mn4+, Ti4+, Zr4+, (POST, et al., 1986; PASERO, et al., 2005). Em decorrência das características físico- químicas de hollandita, vários estudos e diversas técnicas de síntese vêm sendo desenvolvidas com o intuito de obter este material, que mantenham uma alta estabilidade térmica e propriedades especiais de troca iônica, sorção e redox (BRORCK et al., 1998; FENG et al., 1999). Neste trabalho, descreve-se a síntese e caracterização de hollandita a partir de rejeitos de Mn da Amazônia.

Material e métodos

O nanomaterial de oxido de Mn foi sintetizado a partir de metodologias que envolvem tratamento termal, hidrotermal e dissolução química. O produto final formado foi codificado como Ka-OL2-6h. A caracterização empregada foi feita através de difratômetro de raios-x modelo D2 phaser (Bruker), espectrofotômetro de infravermelho (IV) da Bruker (Vertex 70), microscópio eletrônico de varredura LEO-Zeiss, 430Vp e microscópio eletrônico de transmissão com alta resolução (HRTEM) TECNAI G2-20-FEI.

Resultado e discussão

Os resultados de caracterização de rejeitos de Mn mostraram que os mesmos apresentaram teor de MnO acima de 45% e com os seguintes minerais de Mn: birnessita, criptomelana, todorokita e nsutita. Conforme indicado na figura 1, estes minerais após o processo de síntese foram convertidos em nanotunel com estrutura hollandita apos 6 h. Os picos de hollandita estão em 12,38; 18,06; 24,86; 28,65; 36,32; 37,51; 38,70; 44,57; 49,69 e 60º (2 theta), sendo assinalados aos planos (110), (200), (220), (400), (211), (330), (231), (411) e (251) com sistema tetragonal (PDF 01-082-1450). O mesmo padrão de DRX foi observado para as amostras tratadas em um período maior (12 a 96 h), sendo que hollandita a 48 h (Ka-OL2-48 h) mostrou maior grau de cristalinidade. Em relação a caracterização de Ka-OL2-48h por IV, o material mostrou as principais bandas em 1200, 1147. 1100, 950, 772, 620 e 418cm-1, que são referentes ao estiramento Mn3+-O e Mn4+-O dos octaedros MnO6 de OMS- 2. A morfologia da amostra Ka-OL2-48h foi investigada por MEV e TEM (Fig 2). Conforme observado por MEV, a estrutura hollandita é formada por agulhas com tamanho em torno de 10 μm. Para a investigação por TEM uma morfologia de bastões foi identificada com variação de largura entre 50 e 110nm. Essa morfologia já foi observada por outros autores que obtiveram esta estrutura, mas com reagentes comerciais (LI et al., 2006).

Figura1: Padrões DRX das amostras Ka-OL2-6h, Ka- OL2-12h, Ka-OL2-24h, Ka-OL2-48h, Ka-OL2-72h, Ka- OL2-96h


Figura2: Fotomicrografias por MEV (a) e HRTEM (b) de Ka-OL2-48h.

Conclusões

A partir dos resultados de caracterização obtidos, pode-se concluir que os rejeitos da mineração da Amazônia podem ser utilizados como matéria prima de baixo custo para a produção de nanomaterial com estrutura hollandita.

Agradecimentos

Os autores agradecem o suporte financeiro da Capes (No. 88881.160695) e CNPQ (Universal n. 420169) e ao Centro de microscopia da UFMG pelas imagens obtidas.

Referências

BROCK, S. L., DUAN, N., TIAN, Z. R., GIRALDO, O., ZHOU, H., SUIB, S. L.; Chemistry Materials. Ed.10, 1998.

FENG, Q.; YANAGISAWA, K.; YAMASAKI, N.; Hydrothermal Soft Chemical Process for Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures, J. Porous Mat., v. 5, p. 153-161, 1999.

LI, W-N. et al.; Hydrothermal synthesis of structure- and shape-controlled manganese oxide octahedral molecular sieve nanomaterials, Adv. Funct. Mater., v. 16 , 1247–1253, 2006.

PASERO, M., Revista de Mineração. Geoquímica. Ed. 57, Pag. 291, 2005.

POST, J. E.; Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and. environment significance. Proc. Natl. Acad. Sci., v. 96, p. 3447-3454, 1999.