Síntese, caracterização e estudo de propriedades catalíticas de hidróxidos mistos lamelares contendo Cu(II)/Mg(II)/AI(III) - Solymossy, Victor (2005)
O presente trabalho trata da preparação e da caracterização textural e espectroscópica de hidróxidos mistos lamelares de composição [Mg3-xCuxAl(OH)8](CO3)0,5.yH2O (x= 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7 e 3,0), bem como do estudo da reatividade desses materiais na hidroxilação do fenol, utilizando peróxido de hidrogênio como oxidante. Os sólidos foram preparados através do método da co-precipitação e caracterizados por difratometria de raios X, análises elementares (C, H, N e metais) e termogravimétricas, medidas de área superficial e, também, pelas seguintes técnicas espectroscópicas: vibracional no infravermelho e espalhamento Raman, eletrônica de absorção no visível-infravermelho próximo e ressonância paramagnética eletrônica. Observou-se que quanto maior o conteúdo de cobre(II) nas amostras, maior é a tendência à formação de CuO. Materiais de coloração azul contendo apenas uma fase cristalina foram obtidos por co-precipitação no intervalo de pH 8-10 e efetuando as etapas de envelhecimento e secagem na temperatura ambiente. Quanto maior a quantidade de íons Cu2+ no hidróxido misto lamelar, menor a cristalinidade e a estabilidade térmica do material. Os espectros de EPR são anisotrópicos (parâmetros g// e g? bem definidos), indicando que os íons cobre(II) se encontram em sítio com simetria axial. À medida que a quantidade de Cu2+ nas amostras aumenta, ocorre uma diminuição no sinal do metal de transição, que pode ser interpretada como decorrência de um acoplamento antiferromagnético entre os íons cobre. Dados de espectroscopia vibracional sugerem que nos hidróxidos mistos há dois tipos de íons carbonato. Além disso, foi observado o fenômeno de abaixamento de simetria dos ânions CO32- ao longo do processo de aquecimento, originando, conforme a temperatura e a composição, materiais de coloração variada. O abaixamento de simetria pode estar sendo ocasionado pela coordenação (ou enxertia) dos íons carbonato aos centros metálicos das lamelas. Os sólidos verdes obtidos por aquecimento possuem, além de bandas no espectro eletrônico atribuídas às transições do tipo d-d (700-800 nm), absorção na região abaixo de 400 nm, que pode ser atribuída à transferência de carga O2- -> Cu2+. Apesar dos difratogramas de raios X apresentarem picos de baixas intensidades referentes às fases espinélio, a coloração ocre observada pode ser devida à presença da fase CuAl2O4 (sólido marrom). Nas amostras cinzas e pretas, os difratogramas de raios X mostram picos intensos atribuídos ao CuO. Os testes de reatividade dos hidróxidos mistos sintetizados na hidroxilação do fenol pelo peróxido de hidrogênio em meio aquoso envolveram a variação de parâmetros reacionais como temperatura, tempo, concentração de substrato e influência de luz, mantendo-se constante a relação molar fenol/Cu2+. O substrato orgânico foi oxidado a catecol, hidroquinona e p-benzoquinona. As substâncias no meio reacional foram quantificadas pela deconvolução do espectro eletrônico da mistura na região do ultravioleta. Como esperado, o material sintetizado sem íons cobre(II) não apresenta atividade catalítica para o sistema reacional estudado.