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Iara de Fátima Gimenez, Mestrado (1997)
email: gimenez@iqm.unicamp.br

Vitrocerâmicas porosas à base de fosfato: preparação, caracterização e formação de compósitos com polipirrol

Resumo

Neste trabalho prepararam-se vitrocerâmicas porosas, a partir do vidro fosfato 6Li2O.24TiO2.39CaO.31P2O5. Aspectos estruturais foram estudados, mediante a utilização de uma série de técnicas: i) difratometria de raios-X, que revelou a ausência de ordem a médias e longas distâncias; ii) espectroscopias Raman e infravermelho, que sugeriram a existência de cadeias mistas contendo fósforo e titânio como formadores, ligados em ponte por oxigênios; iii) a espectroscopia de RMN 31P de sólidos indicou que o tipo de ambiente dos núcleos de fósforo é característico de situações de cadeias curtas, com baixo grau de polimerização, coerente com a alta proporção de cátions modificadores de rede, CaO e Li2O. O comportamento térmico pôde ser elucidado através de medidas de DTA e TMA, que permitiram obter uma Tg de 5900C e o coeficiente de expansão térmica, de 18,3 X l0-6 oC-1. Parâmetros relacionados com os processos de cristalização, tais como o índice de Avrami, sugeriram um processo controlado por difusão.

As amostras vítreas foram submetidas a tratamentos térmicos, em duas etapas, para separação de fases cristalinas. O efeito de tal tratamento pôde ser estudado através de difratometria de raios-X, cujos resultados apontaram a presença de fases cristalinas do tipo LiTi2(PO4)3, b-Ca3(PO4)2 e TiO2. Estudos da evolução do processo de cristalização, conduzidos através de espectroscopia Raman e RMN31P, permitiram acompanhar a fragmentação da estrutura do vidro, à medida que sua estrutura dá lugar aos arranjos ordenados, típicos das fases cristalinas. Em seguida, um tratamento de lixiviação, em meio ácido, resultou na dissolução seletiva da fase bCa(P04)2, deixando em seu lugar canais, ao longo de um esqueleto composto por LiTi2(PO4)3 e pequenas quantidades de TiO2 e Li(TiO)PO4. A última, pôde ser detectada apenas através de espectroscopia Raman.

Duas etapas relevantes na formação das vitrocerâmicas, a saber: a cristalização do vidro e a lixiviação ácida, foram objetos de estudos evolutivos. A evolução da cristalização, bem como seu efeito sobre a porosidade do material final, foram estudados através do Planejamento Fatorial Fracionário. Para uma das amostras resultantes do planejamento experimental, a qual mostrou distribuição estreita de diâmetro do poro, monitorou-se a evolução da lixiviação, medindo-se a perda de massa em função do tempo. Verificou-se uma alta taxa de lixiviação nos estágios iniciais, a qual torna-se lenta, á medida que a frente de dissolução atinge o interior do sólido.

Finalmente, estudou-se as interações entre as cerâmicas porosas, após tratamento com íons cobre II, com monômeros reativos como o pirrol. Destas interações resultou a formação in situ, de polipirrol nas cavidades da cerâmica, formando um compósito, que pôde ser identificado por espectroscopia Raman, TGA e espectroscopia 31P MAS NMR.

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[CNPq]

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