Luciana Lima Vieira, Mestrado (2008)
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Síntese de materiais nanoestruturados de MS₂ (M = Mo, W) com alta pureza de fase e morfologia

Resumo

Esta dissertação visa à obtenção de nanoestruturas de sulfeto de molibdênio e sulfeto de tungstênio partindo dos respectivos óxidos com morfologia de nanobastões. Os óxidos precursores foram preparados via rota hidrotérmica (MoO₃ e W₁₈O₄₉) e via rota térmica (WO₃). Os sulfetos foram preparados a partir da reação sólido-gás dos óxidos em atmosfera de H₂S.

Os nanobastões de óxido de molibdênio foram preparados através do tratamento hidrotérmico do MoO₃.2H₂O em solução aquosa de ácido acético a 180 °C durante 7 dias. Os nanobastões de MoO₃ com diâmetro médio de 150 nm foram submetidos à atmosfera de H₂S e H₂ 5% / N₂ 95% a 800 °C, obtendo-se como produto nanobastões de sulfeto de molibdênio.

Nanobastões de W₁₈O₄₉ foram preparados pelo tratamento hidrotérmico do ácido túngstico (WoO₃.nH₂O) na presença de sulfato de sódio (0-30 g) e possuem diâmetro de 5-15 nm. Foi observado que o sulfato de sódio possui um papel importante como direcionador de fase e morfologia do óxido de tungstênio. A sulfidização dos nanobastões de W₁₈O₄₉ foi realizada na presença e na ausência de atmosfera redutora. Em ambos os casos foram obtidos como produto WS₂ com morfologia de nanobastões e/ou nanopartículas. Por ser uma fase parcialmente reduzida, não foi necessária a presença de gás hidrogênio para a preparação de nanoestruturas de WS₂ através desta rota.

Nanobastões de WO₃ triclínico foram obtidos através do tratamento térmico de óxido de tungstênio não cristalino (proveniente da reação entre WCl₆ e metanol) em atmosfera de nitrogênio a 600-1000 °C. Os nanobastões foram sulfidizados a 800 °C em atmosfera de H₂S obtendo-se como produto nanotubos de WS₂ com diâmetro entre 20 e 180 nm. Tal rota se mostrou eficiente quanto ao rendimento morfológico, e também interessante na medida que temos um número menor de etapas de síntese envolvidas na obtenção da morfologia e fase desejada.

Também foram feitos experimentos de sulfidização alternativa para óxidos de molibdênio e tungstênio sobre condições hidrotérmicas. Tais reações foram realizadas em meio aquoso e utilizando agentes sulfidizantes (compostos que podem gerar H₂S ou íons S^2-), tais como enxofre, tioacetamida e tiouréia. A sulfidização do óxido de molibdênio foi efetiva, formando sulfeto de molibdênio. Os sulfetos apresentam uma interessante mudança de morfologia do agregado dependendo do tipo de preparação de amostras para microscopia eletrônica, apresentando-se na forma de flores quando a preparação é feita através do tratamento da suspensão aquosa do sólido em ultrassom. A sulfidização alternativa do óxido de tungstênio, por sua vez, não foi efetiva, uma vez que não produz sulfeto de tungstênio, mas apenas a redução parcial do óxido. Porém, nanoestruturas unidimensionais de W₁₈O₄₉ são formadas quando este óxido é submetido a tratamento térmico sob atmosfera inerte. Este óxido mostrou-se bastante interessante para as reações de sulfidização em H₂S, uma vez que também pode ser utilizado para a preparação de nanoestruturas cilíndricas de WS₂.

[Fapesp]