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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Lazarin, Angélica Machi
Título: Material Híbrido Celulose-Óxido de Alumínio: Preparação, Caracterização e Aplicações
Ano: 2002
Orientador: Prof. Dr. Yoshitaka Gushikem
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Celulose, Óxido de alumínio, Grupos organofuncionais, Fosfato de alumínio
Resumo: Este trabalho descreve a preparação e a caracterização da fibra de celulose e acetato de celulose e da membrana acetato de celulose recoberta com Al2O3, resultando nos híbridos orgânico-inorgânico Cel, acel e acelm/AI2O3. Posteriormente, estes híbridos foram modificados, imobilizando-se grupos organofuncionais, através da reação com o precursor (C2H5O)3SiL (L = -NH2, -NH(CH2)NH2, -NH(CH2)2NH(CH2)2NH2 e -NC3H3N), o que resultou nos materiais Cel, acel e acelm/AI2O3/SiL). Os experimentos de preparação foram reprodutíveis. O espectro de NMR MAS AI, mostrou uma intensificação na área do pico em 62 ppm devido ao AI em ambiente tetraédrico. Isto indica que (C2H5O)3SiL foi adsorvido na superfície da matriz e reage com os grupos AIOH formando a ligação AI-O-Si. As isotermas de adsorção das soluções etanólicas de FeCl3, CuCI2 e ZnCI2 foram obtidas à 298 ± 1 K. As constantes de estabilidade foram determinadas para cada haleto metálico e os resultados mostraram que os ligantes imobilizados podem adsorver haletos metálicos de soluções etanólicas formando complexos estáveis. Os resultados obtidos pela análise em fluxo mostraram uma retenção e recuperação de praticamente 100% dos íons metálicos na coluna empacotada com aceI/Al2O3/SiL, para uma solução contendo apenas um íon ou uma mistura de íons. A membrana acelm/Al2O3 organofuncionalizada resultante reagiu com uma solução etanólica de CuCI2, formando um complexo coordenado tetraedricamente, acel/AI2O3/(SiL)2CuCI2. Os experimentos de voltametria cíclica foram feitas com a membrana fixada em um eletrodo de platina, apresentando duas correntes de pico catódica, uma em 100 e outra em -350 mV, vs ECS, ambos devido ao processo de redução Cu(II)Cu(I). Em uma solução de oxigênio dissolvido um aumento da corrente de pico catódica foi observada devido a eletrocatálise do oxigênio. A resposta do eletrodo em diferentes concentrações de oxigênio dissolvido apresentou uma correlação linear entre 1,9 e 12,1 mg dm, mostrando que o material pode ser usado como um sensor para oxigênio. O fosfato de alumínio foi preparado reagindo o acetato de celulose com ácido fosfórico. O espectro de RMN no estado sólido indica que a espécie HPO4 está presente na superfície da fibra. A capacidade de troca para os íon Li, Na e K foram determinadas das isotermas de troca-iônica à 298 ± 1 K e foi observado que este material pode ser usado para a separação de L de outros metais alcalinos. Os resultados obtidos pela análise de fluxo mostraram uma retenção e recuperação de praticamente 95% de K e Na pela acel/Al2O3/fosfato enquanto o Li não foi retido.
Abstract: This work describes the preparation and characterization of a cellulose and acetate cellulose fiber and AI2O3 coated acetate cellulose membrane, resulting in the organic-inorganic hybrid Cel, acel and acelm/AI2O3. Furthermore, they were modified with organofunctional groups by reacting a precursor reagents (C3H5O)3SiL (L = -NH2, -NH(CH2)NH2, -NH(CH2)2NH(CH2)2NH2 and -NC3H3N), resulting in Cel, acel and acelm/Al2O3/SiL. The experimental preparation procedures were very reproducible. The AI MAS NMR spectra showed an intensification of the area under the peak at 62 ppm due to AI in a tetrahedral environment. This indicates that (C2H5O)3SiL is adsorbed on the matrix surface and reacts with the AIOH groups forming AI-O-Si bonds. The adsorption isotherms from ethanol solutions of FeCI3, CuCI2 and ZnCI2 were obtained at 298 ± 1 K. The average stability constants were determined for each metal halide and the results indicated that the attached ligands can adsorb metal halides from ethanol solutions forming stable complexes. The results obtained in flow experiments showed a retention and recovery of ca. 100% of the metal ions by acel/Al2O3/SiL packed in a column, for a solution containing either one or mixture of the ions. The resulting organofunctionalized acelm/Al2O3 membrane was reacted with CuCI2 in ethanolic solution forming a tetragonal coordinated complex acelm/AI2O3/(SiL)2CuCl2. Cyclic voltammetry experiments, carried out on a thin membrane of the material fixed on a platinum disk showed two cathodic current peaks, one at 0.10 and other at -0.35 V, vs SCE, both due to the Cu(lI)Cu(l) reduction process. In a dissolved oxygen solution, an enhancement of the cathodic peak currents was observed due to a catalytic oxygen reduction. The electrode response towards dissolved oxygen concentrations showed a linear correlation between 1.9 and 12.1 mg dm concentrations, indicating the potential use of the material to make an oxygen sensor. Highly dispersed aluminium phosphate was prepared by reacting cellulose acetate with phosphoric acid. Solid-state NMR P spectra data indicated that HPO4 is the species present on the fiber surface. The ion exchange capacities for Li, Na and K ions were determined from ion exchange isotherms at 298 ± 1 K and was observed that this material to be used for the separation of L from other alkaline metal ions. The results obtained in flow experiments showed a retention and recovery of ca. 95% of the K and Na ions by aceI/AI2O3/phosphate, Li was not retained .
Arquivo (Texto Completo): vtls000309607.pdf ( tamanho: 3,49 MB )

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