Flávio Maron Vichi, Mestrado (1992) 

Preparação, caracterização, reações de intercalação e de composição térmica de hidróxidos duplos lamelares contendo Cd, Mg e Zn

Resumo

Neste trabalho foram preparados hidróxidos duplos lamelares (HDL), com diferentes metais divalentes, alumínio como metal trivalente e carbonato ou nitrato como contra ânions. Estes HDLs são compostos bidimensionais, com camadas positivamente carregadas, onde se encontram os átomos metálicos, separadas por camadas negativamente carregadas onde temos os contra-ânions e moléculas de água.

Estudamos então as reações de intercalação destes HDL preparados com os ácidos fenilfosfônico e 2-carboxietilfosfônico através da variação de parâmetros como temperatura, tempo de reação, pH do meio reacional.

Foi estudada também a decomposição térmica das matrizes obtidas, através da calcinação a diferentes temperaturas.

Os compostos obtidos foram exaustivamente caracterizados, usando-se, além da análise química, as técnicas de difratometria de raios-X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, calorimetria diferencial de varredura, densidade real de sólidos por deslocamento de gás e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de sólidos com rotação em ângulo mágico.

A utilização destas técnicas nos permitiu um aprofundamento no estudo das reações de intercalação de HDLs, bem como das modificações ocorridas nos sistemas após estas reações. Foi possível também um estudo mais detalhado da decomposição térmica destes compostos, no sentido de se determinar algumas características das soluções sólidas resultantes destas decomposições, as quais podem, em princípio apresentar propriedades catalíticas interessantes.

Nas reações de intercalação, pudemos observar que todas as matrizes preparadas, à exceção de uma, formam compostos de intercalação com os ácidos fosfônicos utilizados. A obtenção de compostos de intercalação das matrizes com carbonato como contra ânion, mostrou que estas matrizes são mais reativas do que se acreditava até o momento, uma vez que vários autores descrevem a dificuldade de se fazer tais reações. Portanto, concluiu-se que os ácidos fosfônicos formam, em principio, uma ótima classe de substâncias para intercalação em HDLs.

No estudo da decomposição térmica das matrizes, demonstramos através da técnica de ressonância magnética nuclear que os átomos de alumínio, inicialmente ocupando sítios octaédricos, passam para sítios tetraédrios em um certo intervalo de temperatura, voltando a ocupar os sítios octaédricos em temperaturas mais altas, onde se formam estruturas do tipo espinélio a partir das matrizes com M(II)=Mg, Zn.

Mostramos também que a presença destas estruturas pode se detectada através da combinação das técnicas de espectroscopia no infravermelho e de ressonância magnética nuclear, antes do que pela difratometria de raios-X, que é a principal técnica utilizada neste tipo de estudo.

Finalmente, pudemos mostrar que as técnicas utilizadas são complementares entre si, formando um conjunto poderoso de ferramentas para o estudo de sólidos em geral.

[CNPq]