Developing novel microporous materials

• Autor(a) principal: Craveiro, Rita Paula Paiva
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/3970
• topic: Ciência dos materiais; Materiais microporosos; Estrutura cristalina; Síntese química

Os materiais microporosos têm elevado interesse científico e industrial, principalmente devido às suas propriedades, tais como catálise selectiva, separação selectiva e troca iónica, directamente relacionadas com a sua estrutura. De modo a desenvolver novos materiais, com novas propriedades, ou para ajustar propriedades de materiais já conhecidos, estudos sistemáticos nesta área são usuais, especialmente em relação aos processos de síntese de materiais microporosos. O principal objectivo deste trabalho é o de sintetizar e caracterizar novos materiais microporosos, partindo do ajuste da síntese do material ETS-4 e de um estudo sistemático de uma composição de fosfato de vanádio. O ETS-4 é um óxido misto sintético conhecido, que contém átomos de Ti em coordenação octaédrica e piramidal quadrada, em conjunto com unidades silicato tetraédricas. A sua estrutura distinta possui cadeias de titânio que se podem comportar como fios quânticos. O ETS-4 também exibe o efeito “portão molecular”, o que significa que a abertura do poro pode ser ajustada consoante a temperatura, melhorando as características de separação do material. Neste trabalho, tentou-se substituir isomorficamente o Fe pelo Ti no ETS-4, sendo a substituição bem sucedida através de síntese hidrotérmica directa. A adição de tricloreto de ferro no precursor não modifica significativamente o processo de cristalização da síntese do ETS-4. Várias técnicas de caracterização, tais como difracção de raios-X de pós, SEM/EDS, infravermelho, Raman 29Si MAS NMR, foram utilizadas para estudar a incorporação do Fe no ETS-4. Comparando amostras directamente sintetizadas com amostras resultantes de troca iónica, conclui-se que o Fe não se encontra nos poros das amostras directamente sintetizadas. A estabilidade térmica destas amostras é semelhante à do ETS-4, enquanto que a de amostras resultantes de troca iónica é muito menor. A família dos fosfatos de vanádio apresenta uma grande variedade de estruturas cristalinas visto o vanádio existir em vários estados de oxidação (III, IV, V) e em diferentes geometrias de coordenação (tetraédrica, piramidal quadrada e octaédrica regular e distorcida). O principal interesse científico nos fosfatos de vanádio surge das suas aplicações como catalisadores e também das suas interessantes propriedades electroquímicas e magnéticas. O estudo desta família de materiais foi feito segundo o sistema VOSO4 – NaH2PO4 - H2O – aditivos. A influência das condições da síntese e dos aditivos foi estudada sistematicamente. Vários parâmetros tais como temperatura, solvente, fonte de aquecimento e a presença de aditivos orgânicos foram testados. Este tipo de estudo, sob diferentes condições, pode resultar em produtos finais cristalinos com estruturas conhecidas (obtidos por diferentes reacções) ou em fases cristalinas que precisam de ser posteriormente descritas. NaVOPO4, Na3VO(PO4)(HPO4) e um material com estrutura semelhante a Na3VO2(PO4)F foram obtidos através de precursores sem aditivos orgânicos, com misturas eutéticas (cloreto de colina e ureia) e com ácido maleico (2 semanas de síntese), respectivamente. A adição de ácido maleico (entre 10 h e 7 d de síntese) e de ureia resultou em dois produtos cristalinos que não foram identificados na base de dados de raios-X como sendo puros ou uma mistura de fases cristalinas.