Nanoestruturação de Ferritas de Cobalto (CoxFe3-xO4): efeito sobre a catálise e sobre a detecção de gases poluentes

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Medeiros, Indira Aritana Fernandes de
• Orientador(a): Souza, Carlson Pereira de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ferritas de Cobalto; Nanocubos; Nanooctaedros; Catálise; Detecção de gases
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26212

A presente tese visa estudar a influência da morfologia e da composição de nanocristalitos de ferrita de cobalto (CoxFe3-xO4) sobre suas propriedades catalíticas e de detecção de gás. Diferentes métodos de sínteses, tais como hidrotérmico, solvotérmico e decomposição térmica foram utilizados visando realizar o controle da forma e da composição dos pós. Além disso, o efeito da variação dos parâmetros de síntese tais como adição de diferentes surfactantes, mudança do solvente e variações na concentração do surfactante, na temperatura e no tempo de síntese também foram investigados. Os pós obtidos foram caracterizados por Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Transmissão e analisados por Espectroscopia por Energia Dispersiva. As propriedades catalíticas foram avaliadas em atmosfera de CO na faixa de 100 a 300°C enquanto as de detecção, em atmosfera de NO2 nas temperaturas de 150 e 200°C. Nanooctaedros de CoFe2O4 com 15-20 nm foram produzidos por via hidrotérmica usando diferentes surfactantes (CTAB, SDS e PVP). CoxFe3-xO4 de composição x = 1,5 e x = 1,8 também foram sintetizadas a partir do método hidrotérmico. Durante o estudo verificou-se que para esta metodologia a quantidade de Co presente na CoxFe3-xO4 é limitada em x = 1,5. Modificando o solvente para etilenoglicol, Co1,8Fe1,2O4 monofásica de 4 nm, com forma irregular e composição homogênea foi obtida. Por via solvotérmica, uma mistura de nanocubos e nanoesferas de CoFe2O4 de 18 nm e 10 nm foi produzida utilizando oleilamina como surfactante. Na decomposição térmica, nanoesferas de CoFe2O4 foram produzidas em álcool benzílico, enquanto nanooctaedros de Co0,5Fe2,5O4 foram produzidos utilizando éter dibenzílico. Os nanooctaedros com composição x = 1,5 e a mistura de nanocubos e nanoesferas com x = 1 foram testadas na catálise do CO. As misturas de nanocubos e nanoesferas também foram testadas na detecção de NO2. Em ambos os casos, os resultados foram comparados com os obtidos por nanooctaedros com x = 1 existentes na literatura. Os resultados das aplicações mostraram que a forma e a composição apresentam efeito sobre a atividade catalítica da ferrita de cobalto. O pó de composição x = 1,5 apresentou maior atividade e menor temperatura para a conversão máxima do CO. Para o teste de detecção, a mistura de cubos e esferas apresentou sensibilidade inferior a do nanooctaedro em todas as temperaturas analisadas. A máxima resposta sensora obtida foi de 52% quando o sensor foi submetido a 50 ppm de NO2 a 200°C.