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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Alfaya, Antonio Alberto da Silva
Título: Preparação, Caracterização e Propriedades dos Fosfatos de Óxidos Mistos SiO2/TiO2 e SiO2/ZrO2
Ano: 2000
Orientador: Prof. Dr. Yoshitaka Gushikem
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Sílica-titânia, Sílica-zircônia, Eletrodo potenciométrico, Adsorvedor de gás, Sol-gel
Resumo: As sínteses dos materiais SiO2/TiO2 e SiO2/ZrO2 foram realizadas pelo método de sol-gel, reagindo-se tetraetoxissilano (TEOS) com quantidades suficientes de tetrabutóxido de titânio(lV) ou tetrabutóxido de zircônio(lV) em etanol com catálise ácida, para se obter materiais com razões molares 0,11, 0,18 e 0,26 em TiO2 ou ZrO2. A reprodutibilidade do método foi altamente satisfatória, sendo confirmada por diversos parâmetros como: área superficial específica, volume médio dos poros e análises químicas. A adsorção de fosfato em solução aquosa foi realizada de modo a se obter os compósitos SiO2/TiO2/Fosfato e SiO2/ZrO2/Fosfato com o máximo teor de fosfato ácido sobre a superfície dos materiais, visando altos valores de capacidade de troca iônica. Estudos de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio-X mostraram a natureza das espécies de fosfato adsorvidas sobre a superfície dos compósitos, sendo o HPO4 para o compósito SiO2/TiO2/Fosfato e o H2PO4 para o compósito SiO2/ZrO2/Fosfato. A estabilidade térmica dos compósitos foi estudada por ressonância magnética nuclear de P nas amostras sólidas, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, análise térmica diferencial e difração de raio-X de pó. Observou-se uma alta estabilidade térmica para os grupos fosfato superficiais dos compósitos, sendo de 1023 K para o compósito SiO2/TiO2/Fosfato e de 1500 K para o compósito SiO2/ZrO2/Fosfato. Os compósitos SiO2/ZrO2/Fosfato foram particularmente estudados devido à sua característica peculiar de adsorver quantidades estequiométricas de amônia gasosa muito rapidamente (5 min.) à pressão atmosférica. Os materiais SiO2/ZrO2 foram utilizados na construção de sensores potenciométricos para Cr(VI), verificando-se uma resposta linear na faixa de 10 a 10 mol dm e com limites de resposta menores que 10 mol dm. O efeito dos íons interferentes CI, NO3 e SO4 na resposta do eletrodo foi estudado obtendo-se os valores de K que variaram de 0,24 (CI) a 3 x 10 (SO4). Devido a natureza do material sensor o íon Cr não interfere na resposta do eletrodo.
Abstract: The syntheses of the SiO2/TiO2 and SiO2/ZrO2 materials were carried out by sol-gel method, by reacting tetraethyl orthossilicate (TEOS) with sufficient quantities of titanium(lV) tetrabuthoxyde or zirconium(lV) tetrabuthoxyde in ethanol with acid catalysis, for the obtainment of materiais with mol% 11, 18 and 26 in TiO2 or ZrO2. The reproducibility of the method was highly satisfactory, being confirmed by several parameters like: specific surface area, average pore volume and chemical analysis. The phosphate adsorption from aqueous solution was made in such a way to obtain the SiO2/TiO2/Phosphate and SiO2/ZrO2/Phosphate with maximum quantity of acid phosphate on the material surface, aiming high values of ionic exchange capacity. X-ray photoelectron spectroscopy studies showed the nature of the adsorbed phosphate species on the composite surface, being the HPO4 for the SiO2/TiO2/Phosphate and the H2PO4 for the SiO2/ZrO2/Phosphate composite. The thermal stability of the composites was studied by P nuclear magnetic resonance in solids samples, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, differential thermal analysis and powder X-ray diffraction. A high thermal stability for the phosphate surface groups of the composites was observed, being 1023 K for the SiO2/TiO2/Phosphate composite and 1500 K for the SiO2/ZrO2/Phosphate composite. The SiO2/TiO2/Phosphate composites were specially studied due to their peculiar characteristic of adsorbing stoichiometric quantities of gaseous ammonia very quickly (5 min) at atmospheric pressure. The SiO2/ZrO2 materiais were used in the construction of a potentiometric sensor for Cr(VI), a linear response was verified in the range of 10 at 10 mol dm, with response limit less than 10 mol dm. The effect of the interferent ions CI, NO3 and SO4 in the electrode response was studied by obtaining the values of potentiometric selectivity coefficient ( K ), which varied from 0.24 ( CI ) to 3 x 10 ( SO4 ). Due to the sensor material nature the Cr ion does not interfere in the electrode response.
Arquivo (Texto Completo): vtls000195513.pdf ( tamanho: 3,20MB )

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