Estudo da influência de precursores orgânicos alternativos na síntese da ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5)
dc.contributor.advisor | Melo, Dulce Maria de Araújo | |
dc.contributor.advisor-co1 | Heloísa Pimenta de Macedo | pt_BR |
dc.contributor.author | Cortez, Rafaella de Lima | |
dc.contributor.referees1 | Macedo, Heloísa Pimenta de | |
dc.contributor.referees2 | Figueredo, Gilvan Pereira | |
dc.date.accessioned | 2021-05-11T20:45:47Z | |
dc.date.accessioned | 2021-09-27T11:39:43Z | |
dc.date.available | 2021-05-11T20:45:47Z | |
dc.date.issued | 2020-12-11 | |
dc.description.abstract | Calcium ferrite (Ca2Fe2O5) is a material with a brownmillerite perovskite structure, this means that, in its structural arrangement, it has oxygen vacancies generated from charge compensation mechanisms occurring in oxides with many atoms. As a result of these gaps, ferrite has the ability to accommodate oxygen, which provides high stability to the material. Other properties include high ionic diffusivity, high sensitivity and low coefficient of thermal expansion. Thus, calcium ferrite has been the object of study in different lines of research, such as the study of fuel cells, use as an oxygen carrier in chemical looping processes and in Li-ion batteries. It is possible to find, in the literature, several synthesis methods for this material, among which it is possible to mention electrospinning, high-energy ball milling and self-combustion. However, these methods have disadvantages such as the use of many reagents and elevated temperatures. The search for alternative synthesis routes is growing and these may arise as new processes or from traditional modified methods. The polymeric precursor method is already widely explored as it provides good chemical homogeneity to the materials and requires relatively low calcination temperatures, however, exhibiting disordered growth of the particles. A cheap, functional, fast and environmentally friendly alternative is the use of alternative organic precursors. These materials have skills that allow cations to be joined through networks, formed by gels. Another important point in the development of these materials relates the morphological properties to the structural and electrical properties. Thus, the present work aims to analyze the influence of the use of organic precursors on the morphological and structural properties of calcium ferrite, Ca2Fe2O5. The methodology used consisted of dissolving the salts and the chelating agent, being used in this case: citric acid, agar, albumin, gelatin and sucrose. To obtain the final material, calcination was carried out at 700 ° C for 3 hours. The powders obtained were characterized by thermogravimetry (TGA), x-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), specific surface analysis (BET) and reduction to programmed temperature (H2-TPR). Through the results of the XRD it was possible to observe that the perovskite phase Ca2Fe2O5 was the majority phase, revealing the efficiency of all the organic precursors adopted. The crystallite sizes obtained were concentrated between 35 and 50 nm and it was observed that the addition of the chelating agents resulted in a decrease in crystallinity. Different morphologies were obtained from the use of chelating agents, as observed by the micrographs obtained through SEM. The BET analysis confirmed that the addition of chelating agents was able to increase, by up to 70%, the specific surface area of the materials, as well as the volume of pores. | pt_BR |
dc.description.embargo | 2021-10-06 | |
dc.description.resumo | A ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5) é um material com estrutura perovskita brownmillerita, isto significa dizer que, em seu arranjo estrutural, possui vacâncias de oxigênio geradas a partir de mecanismos de compensação de carga ocorrentes em óxidos com muitos átomos. Em decorrência dessas lacunas, a ferrita possui a habilidade de acomodar oxigênio, o que proporciona alta estabilidade ao material. Outras propriedades incluem alta difusividade iônica, elevada sensibilidade e baixo coeficiente de expansão térmica. Desta forma, a ferrita de cálcio vem sendo objeto de estudo em diferentes linhas de pesquisa, como no estudo de células a combustível, no uso como transportador de oxigênio em processos de chemical looping e em baterias Li-íon. É possível encontrar, na literatura, diversos métodos de síntese para este material, dentre os quais é possível citar eletrospinning, high-energy ball milling e autocombustão. No entanto, esses métodos apresentam desvantagens como a utilização de muitos reagentes e temperaturas elevadas. A busca por rotas de síntese alternativas é crescente e estas podem surgir como novos processos ou a partir de métodos tradicionais modificados. O método dos precursores poliméricos já é bastante explorado pois proporciona boa homogeneidade química aos materiais e requer temperaturas de calcinação relativamente baixas, exibindo, porém, crescimento desordenado das partículas. Uma alternativa barata, funcional, rápida e ambientalmente amigável é o uso de precursores orgânicos alternativos. Esses materiais possuem habilidades que permitem unir os cátions através de redes, formadas por meio de géis. Outro ponto importante no desenvolvimento desses materiais relaciona as propriedades morfológicas com as propriedades estruturais e elétricas. Deste modo, o presente trabalho objetiva analisar a influência do uso de precursores orgânicos nas propriedades morfológicas e estruturais da ferrita de cálcio, Ca2Fe2O5. A metodologia empregada consistiu na dissolução dos sais e do agente quelante, sendo utilizado neste caso: ácido cítrico, ágar, albumina, gelatina e sacarose. Para obtenção do material final, a calcinação foi realizada a 700°C por 3 horas. Os pós obtidos foram caracterizados por termogravimetria (TGA), difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise superficial específica (BET) e redução à temperatura programada (H2-RTP). Através dos resultados do DRX foi possível observar que a fase perovskita Ca2Fe2O5 foi a fase majoritária, revelando a eficiência de todos os precursores orgânicos adotados. Os tamanhos dos cristalitos obtidos concentraram-se entre 35 e 50 nm e observou-se que a adição dos agentes quelantes resultou na diminuição da cristalinidade. Diferentes morfologias foram obtidas a partir do uso dos agentes quelantes, conforme observado pelas micrografias obtidas através do MEV. A análise de BET confirmou que a adição de agentes quelantes foi capaz de aumentar, em até 70%, a área superficial específica dos materiais, bem como o volume de poros. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | CNPq | pt_BR |
dc.identifier | 2015098211 | pt_BR |
dc.identifier.citation | CORTEZ, Rafaella de Lima. ESTUDO DA INFLUÊNCIA DE PRECURSORES ORGÂNICOS ALTERNATIVOS NA SÍNTESE DA FERRITA DE CÁLCIO(Ca2Fe2O5). 2020. 56f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38227 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | Química | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Ca2Fe2O5 | pt_BR |
dc.subject | Ca2Fe2O5 | pt_BR |
dc.subject | Ácido cítrico | pt_BR |
dc.subject | Citric acid | pt_BR |
dc.subject | Agar; Albumina | pt_BR |
dc.subject | Agar; Albumin | pt_BR |
dc.subject | Gelatina | pt_BR |
dc.subject | Gelatine | pt_BR |
dc.subject | Sacarose | pt_BR |
dc.subject | Sucrose | pt_BR |
dc.subject.cnpq | Ciência dos Materiais; Nanomateriais; Green Synthesis. | pt_BR |
dc.title | Estudo da influência de precursores orgânicos alternativos na síntese da ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5) | pt_BR |
dc.type | bachelorThesis | pt_BR |
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