Síntese, simulação e estudo teórico-experimental comparativo das fases do NaNbO3

• Autor(a) principal: Silva, Bruna Nádia Neves da
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/5877
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Niobato; Fases; DFT; RMN; Niobates; Phases; DFT; NMR

Nióbio está entre os metais de alta importância tecnológica e o Brasil tem a maior reserva, produção global e do comércio nessa área. As perovskitas (ABO3), tais como o PZT, exibem propriedades ferroelétricas e piezoelétricas, importantes no setor eletrônico. Por questões ambientais busca-se por materiais livres de chumbo e o niobato de sódio (NaNbO3) é um bom candidato nesse caso, pois também possui uma série de fases em função da temperatura. Porém, esse polimorfismo ainda é pouco compreendido experimentalmente e cálculos DFT podem ser uma boa ferramenta de auxílio para estudo estrutural. Portanto, foi dado como objetivo do trabalho investigar fases do NaNbO3, comparando resultados teóricos e experimentais. O NaNbO3 foi sintetizado pelo Nb2O5 e tratado termicamente para caracterizações por TG-DTA, RMNES de 23Na e DRX. Modelos teóricos foram elucidados a partir de dados da literatura e todos os cálculos ab initio usando DFT se procederam com o pacote de programa QUANTUM ESPRESSO. As otimizações de geometria tiveram boa concordância com os parâmetros da literatura. A análise térmica confirmou formação do niobato. Após tratamento térmico, foram comparados picos de difrações de raios X das amostras com as simulações dos modelos otimizados. As análises de RMNES do núcleo de 23Na mostrou distinção entre os sítios químicos nas amostras pela convolução de sinais quadrupolares obtidos no cálculo, servindo, portanto, como uma sonda para o estudo desse polimorfismo. Além disso, os parâmetros de RMNES calculados dos núcleos de 93Nb identificou as distorções estruturais de cada fase. Ambas as técnicas concluíram que as amostras B1 e C1 sugeriram ser da fase S; D2 entre a R e a S; D1 entre as fases P e R. Pela estrutura de bandas, houve decaimento de gap para a sequência das fases. Cálculos de pDOS e cargas de Bader indicaram que essas propriedades eletrônicas não foram alteradas pelas diferenças estruturais entre os modelos. O cálculo de fônons identificou uma frequência imaginária na fase cúbica e foi proposto modificações dentro da célula unitária. Os espectros de IV das fases mostraram acoplamentos específicos de modos vibracionais, cuja diferenças entre elas se deve às distorções estruturais. A análise termodinâmica concluiu que a fase B possuía o maior valor de energia total, porém, pelas variações energéticas de menos de 2 kcal/mol, não havia como predizer pela DFT qual delas era a mais estável.