Elaboração de pós de ferrita de cobalto, CoFe2O4, nanoestruturados e hierarquizados: influência da morfologia sobre a detecção e oxidação catalítica de gases poluentes

• Autor(a) principal: Moriyama, André Luis Lopes
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19535
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Ferrita de cobalto; Morfologia de nanomateriais; Microscopia; Oxidação catalítica; Cinética de detecção de gases; Hierarquização de nanomateriais

Esta tese é parte de pesquisa sobre novos materiais para catalisadores e sensores de gás mais ativos, sensíveis, e seletivos. O objetivo desta tese foi desenvolver e caracterizar ferrita de cobalto em diferentes morfologias, a fim de estudar sua influência sobre a resposta elétrica e a atividade catalítica do material. Foi também de hierarquizar estes nanocristalitos para obter maior difusividade do gás no material. Os pós foram produzidos via hidrotérmica e solvotérmica, e foram caracterizados por termogravimetria, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão (difração de elétrons, simulações de alta resolução), e espectroscopia de energia dispersiva. As propriedades catalíticas e elétricas foram testados em presença dos gases CO e NO2, este último em diferentes concentrações (1- 100 ppm), e a diferentes temperaturas (temperatura ambiente até 350 °C). Nanooctaedros com tamanho médio de 20 nm foram obtidos por via hidrotérmica. Determinou-se que a forma dos cristalitos está principalmente associada à natureza do agente precipitante e à presença de íons OHno meio de reação. Por via solvotérmico, foram preparados pós esféricos de CoFe2O4 e com tamanho de cristalitos de 8 e 20 nm. Os pós de CoFe2O4 apresentam uma resposta forte a pequenas quantidades de NO2 (10 ppm a 200 °C). Os nanooctatedros tem maior sensibilidade do que os cristalitos esféricos de mesmo tamanho, e apresentam menor tempo de resposta e menor tempo de retorno. Estes resultados foram confirmados através da modelagem da cinética de resposta e de recuperação do sensor. Testes iniciais de atividade catalítica na reação de oxidação do CO entre 100 ° e 350 ° C mostram que o efeito do tamanho é predominante em relação ao efeito da forma no que diz respeito à conversão da reação. A morfologia dos cristalitos nanométricos influenciou a taxa da reação. Uma maior taxa de reação é obtida em presença de nanooctaedros. A fim de melhorar as propriedades de detecção e catalíticas do material, nós desenvolvemos uma metodologia de hierarquização de nanocristalitos que envolve o uso de templates a base de carbono.