Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Síntese por Redução do Percursor Catalítico e Caracterização de Nanoparticulas de Rh(0)
AUTORES: Alaniz Ramos, G.A. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE) ; Wyse Faria, V. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE) ; Brunelli, M.F. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE) ; Quadros, C. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE) ; Monteiro, R. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE) ; Scheeren, C. (FURG - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE)
RESUMO: Em buscas de avanços tecnológicos, surge o crescimento de aplicações na área de
nanotecnologia. Esse crescimento está diretamente ligado aos avanços de métodos
de síntese e caracterização. Na área de catálise, a grande utilização de
nanopartículas de metais de transição está relacionada ao fato das
nanopartículas possuírem uma alta relação entre superfície de contato e volume.
O objetivo é sintetizar e caracterizar nanopartículas de [Rh(0)]. A
caracterização tem o objetivo de evidenciar forma e distribuição de diâmetro
médio das nanopartículas.
A metodologia de síntese através da redução do percussor catalítico, utilizando-
se o líquido iônico BMI.PF6 como agente estabilizante e hidrogênio molecular,
como agente redutor foi eficiente, obtendo-se em torno de 2-3 nm de diâmetro.
PALAVRAS CHAVES: Nanopartículas; Síntese; Caracterização
INTRODUÇÃO: Em buscas de avanços tecnológicos e na otimização de processos industriais,
surge o crescimento de aplicações na área de nanomateriais, nanociência e
nanotecnologia. Esse constante crescimento está diretamente ligado aos avanços
de métodos de síntese e caracterização de nanomateriais, os quais são aplicados
em diversas áreas como: ótica, catálise, eletrônica e sensores.
Na área de catálise, a grande utilização de nanopartículas de metais de
transição está relacionada ao fato das nanopartículas possuirem uma alta relação
entre superfície de contato e volume. O emprego de nanopartículas de metais de
transição como Ir, Rh, Ru, Ni e Pt e Pd em processos catalíticos têm recebido
atenção especial nos últimos anos em função da atividade e seletividade destes
catalisadores. Além disso, o fato de causar menor impacto ambiental por não
utilizar solventes e a maior facilidade na remoção dos produtos no meio
reacional, também são fatores de grande importância .
Este trabalho tem por objetivo, sintetizar e caracterizar nanopartículas de
[Rh(0)] utilizando-se o líquido iônico BMI.PF6 como agente estabilizante e
hidrogênio molecular como agente redutor. A caracterização das nanopartículas de
[Rh(0)] tem o objetivo de evidenciar a composição, forma e distribuição de
diâmetro médio das nanopartículas.
MATERIAL E MÉTODOS: As nanopartículas de Rh foram sintetizadas a partir do método de redução de sais
metálicos, utilizando-se o precursor [RhCl3.3H2O] (40 mg), o qual foi imerso em
1mL líquido iônico, Hexafluorofosfato de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI.PF6),
em um reator Fischer-Porter nas condições de 75°C e 4 bar de pressão de gás
hidrogênio, durante uma hora. A solução escura obtida, composta de
nanopartículas, foi centrifugada a 3500 rpm por 3 minutos e lavada com
diclorometano, por no mínimo 3 vezes, para retirar o líquido iônico, o materila
foi posteriormente seco sob pressão reduzida.
Difração de Raios-X: Os difratogramas de raios X foram obtidos em um aparelho
SIEMENS D500 utilizando uma geometria Bragg-Brentano. A radiação usada foi cobre
(Cukα = 1,5418 Å). O monocromador utilizado foi um cristal de grafite. O
equipamento foi operado utilizando uma voltagem de 30 kV e uma corrente de 25 mA
em uma faixa de 10° a 100°. As amostras sólidas foram dispersas em uma camada
sobre o suporte de vidro e posteriormente analisadas.
Microscopia eletrônica de transmissão: As análises de microscopia eletrônica de
transmissão foram realizadas usando microscópio JEOL - JEM 1200ExII operando a
120 kV. O experimento de EDS foi feito no Microscópio Eletrônico de Transmissão
JEOL - JEM 2010 operando a 200kV. Suspensões de nanopartículas de [Rh(0)] foram
depositadas sobre uma grade de cobre (300 mesh). A distribuição de diâmetro
médio das nanopartículas de [Rh(0)] foi determinada através do negativo
original, digitalizado e expandido para 470 pixel/cm para uma resolução e medida
mais precisa. O histograma de distribuição de tamanho foi obtido através da
contagem de 200 partículas, assumindo-se a forma esférica. O diâmetro das
partículas nas micrografias foi medido usando o software SigmaScan Pro 5.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As análises das nanopartículas de [Rh(0)] por difração de raios-X (Figura 1)
confirmou a presença de ródio metálico pela presença dos planos cristalinos
característicos (111), (200), (220), (311) e (222). O diâmetro é estimado
a partir do padrão de difracção de XRD por meio da equação de Debye-
Scherrer calculado a partir da largura à meia altura do pico de maior
intensidade (111).
O diâmetro obtido por análise de XRD foi de 3,2 ± 0,4 nm.
A microscopia eletrônica de transmissão é uma excelente ferramenta utilizada
para observar os aspectos morfológicos e a distribuição de tamanho do material
analisado. A Figura 2 exibe a análise por microscopia eletrônica de transmissão
TEM das nanopartículas de [Rh(0)] (direita) e o histograma de distribuição de
diâmetro médio (esquerda). As nanopartículas analisadas exibiram forma esférica,
com uma distribuição de diâmetro médio de 2,4 ± 0,3 nm, o qual foi estimado a
partir de contagem de 300 partículas encontradas em uma área escolhida
arbitráriamente
das micrografias aumentadas.
As diferenças observadas nos diâmetros médios das nanopartículas
de [Rh(0)], obtidos pelas análises de DRX (3,2 ± 0,4 nm nm) e MET (2,4 ± 0,3 nm
nm) pode estar relacionado ao uso da largura a meia altura do pico de maior
intensidade, por meio da equação de Debye-Scherrer para estimar o diâmetro dos
grãos cristalinos, pois essa metodologia possui sérias limitações, as quais
estão relacionadas ao fato de não levar em consideração a existência de uma
distribuição de diâmetros e a presença de defeitos na rede cristalina. Portanto,
o cálculo do diâmetro médio de grãos, através da largura a meia altura do pico
de maior intensidade pode superestimar o valor real, devido a maior intensidade
do pico causar um alargamento da linha de base do mesmo pico.
CONCLUSÕES: A síntese de nanopartículas de [Rh(0)] através da redução do percussor, utilizando
o líquido iônico como agente estabilizante e hidrogênio como agente redutor foi
eficiente, obtendo-se nanopartículas em torno de 2-3 nm de diâmetro. As analises
por DRX e MET exibiram diferenças nos diâmetros médios das nanopartículas de
[Rh(0)], devido a nequação de Debye-Scherrer não considerar os defeitos
cristalinos e o cálculo somente da largura a meia-altura do pico de maior
intensidade, o qual apresenta alargamento da base do pico relacionado a maior
intensidade, levando a possíveis erros no diâmetro.
AGRADECIMENTOS: Agradecimentos às agências de fomento brasileiras, CNPq, CAPES e FAPERGS.
Agradecimento à FURG e ao PPGQTA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: P. Wasserscheid, T. Welton; Ionic Liquids in Synthesis, VCH-Wiley,
2Weinheim, 2002; J. Dupont; R. F. de Souza, P. A. Z. Suarez; Chem. Rev.; 102, 3667, 2002.
3P. Wasserscheid, W. Keim; Angew. Chem. Int. Ed.; 2000, 39, 3773; T. Welton; Chem. Rev.; 99, 2071, 1999.