Síntese e caracterização de óxidos de vanádio (V2O5.n_H2O) dopados com átomos de cobalto

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Leitão, Lúcia Irala
• Orientador(a): Silva, Douglas Langie da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• Departamento: Instituto de Física e Matemática
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Física; Óxidos de vanádio; Processos industriais; Catálise
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9745

Este trabalho teve como objetivos a sintetize e caracterização de géis de óxido de vanádio (V2O5) dopados com átomos de cobalto (Co). Estes materiais compõem uma classe especial de óxidos de vanádio, e têm sido estudados com ênfase a sua aplicação em diferentes campos do conhecimento, seja para o desenvolvimento de dispositivos ou como elemento ativo em processos industriais de catálise. Os géis de óxido de vanádio (V2O5) foram sintetizados pela técnica de sol gel. Nesta rota, o sol (solução aquosa formada por precursores moleculares de interesse) evolui por meio de reações de hidrólise e condensação para um estado conhecido como gel. Os géis foram produzidos a partir de soluções aquosas contendo V2O5 e H2O2, a temperatura ambiente. A dopagem do material ocorreu através da adição do sal de CoSO4 a solução. Os géis sintetizados foram depositados por impregnação sobre silício cristalino tipo p, orientado na direção [100]. Os depósitos formados foram caracterizados antes e após recozimento a 350o C por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão em energia (EDS), espectroscopia Raman e difração de raios X (XRD). As análises por MEV mostraram que a morfologia superficial dos depósitos é dependente da concentração de dopantes. Cadeias de óxido de vanádio interconectadas caracterizaram a superfície da amostra gel sem dopagem, enquanto que amostras dopadas nas maiores concentrações apresentaram uma superfície dominada por fibras, poros e aglomerados circulares. Os depósitos se mostraram relativamente estáveis frente recozimento. Apenas a amostra com maior concentração de dopantes apresentou variações na morfologia superficial. A razão entre as concentrações atômicas de átomos de vanádio e oxigênio nos depósitos, determinadas por EDS, indica que o óxido formado possui a estequiometria do V2O5. Além disso, as análises confirmaram a presença de Co nos depósitos. As medidas de Raman indicaram que a ordem local dos géis sintetizados é característica de um material formado por camadas, no caso deste trabalho camadas de V2O5. A estrutura em camadas leva a intercalação de moléculas de H2O ao longo da estrutura. A intercalação ocorre durante a síntese do material. Nossos dados demonstraram uma relação inversa entre o grau de hidratação dos géis e a concentração de dopantes. A estrutura monoclínica em camadas dos géis de V2O5 foi determinada por XRD. As camadas são formadas por planos da família (001) empilhados ao longo da direção cristalográfica c. Foi observado que o espaçamento interplanar entre as camadas é dependente da concentração de dopantes, sendo menor quando o material foi dopado com a maior concentração de Co. Ambas as técnicas de Raman e XRD indicam que recozimentos a altas temperaturas levam a transformação da estrutura monoclina do gel em uma ortorrômbica, característica do V2O5 cristalino. Porém, as amostras dopadas com maiores concentrações de Co apresentaram uma redução sistemática na ordem de longo alcance.