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Title: Óxidos e carbetos de Mo com adição de Co: estudo do efeito da metodologia de adição de dopante e da cinética da obtenção por reação gás-sólido
Other Titles: Mo carbides and oxides with Co addition: evaluation of doping route effect and of kinetic parameters for the gas-solid reaction synthesis
Authors: Araújo, Camila Pacelly Brandão de
Keywords: Carbeto de molibdênio;Cobalto;Via sólida;Via úmida;Dopagem;Cinética
Issue Date: 7-Dec-2018
Citation: ARAÚJO, Camila Pacelly Brandão de. Óxidos e carbetos de Mo com adição de Co: estudo do efeito da metodologia de adição de dopante e da cinética da obtenção por reação gás-sólido. 2018. 129f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: O desenvolvimento de novos materiais com propriedades diferenciadas é interessante para vários segmentos industriais desde a catálise de reações químicas para atendimento a legislação ambientais, ao desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos. Carbetos e óxidos de Mo com adição de cobalto podem apresentar uma diversidade de propriedades intrínsecas de grande interesse. Neste trabalho foram estudadas duas metodologias para a adição do Co nesses compostos com Mo (CoMoO4 e Mo2C-Co): por via sólida e por via úmida tendo como material de partida os reagentes comerciais molibdato de amônio [(NH4)6[Mo7O24].4H2O] e nitrato de cobalto [Co(NO3)2.6H2O]. Os precursores dopados foram caracterizados e os produtos do tratamento térmico (óxidos) e da reação de carbo-redução (carbetos) foram avaliados segundo aspectos morfológicos (MEV), composicionais (FR-X) e cristalográficos (DR-X). Foi verificado que a metodologia de adição de dopante por via sólida se apresentou, em ambos os casos, como uma rota mais robusta; produzindo pós de tamanho menor(~30nm para o carbeto) e com maior retenção do dopante (δ~10%) que a metodologia de via úmida (dp~50nm e δ~40%). Um estudo acerca das condições de obtenção do Mo2C com e sem adição de dopante foi realizado utilizando reações intervaladas. Na avaliação cinética foram testados os modelos de nucleação e crescimento de Avrami, bem como os propostos por Levenspiel de Shrinking Core. Foi verificado que a reação prossegue de acordo com MoO2Mo Mo2C e que o modelo que melhor representa o comportamento real da reação gás-sólido é o de Avrami com velocidade de crescimento de grãos de M=12,86 e parâmetro dimensional N= 0.34. A adição de cobalto (5%) promoveu um aumento da velocidade da reação para as mesmas condições de temperatura e tempo de patamar, tendo sido observado 42% de conversão com 30 minutos no processo de obtenção do Mo2C-5%Co e 60 minutos para a obtenção do Mo2C ambas a 660°C. O modelo de nucleação e crescimento também conseguiu explicar essa reação com M= 69,65 e N=2,86.
Abstract: The development of new materials with improved properties is interesting for several industrial segments from the catalysis of chemical reactions for environmental compliance, to the development of new electronic devices. Mo carbides and oxides with cobalt addition may exhibit a diversity of intrinsic properties of great interest. In this work two methodologies for the addition of Co in these compounds with Mo (CoMoO4 and Mo2CCo) were studied: solid and wet, having commercial ammonium molybdate [(NH4)6Mo7O24]4H2O] and cobalt nitrate [Co(NO3)2.6H2O] as starting materials. The doped precursors were characterized and the products of the thermal treatment (oxides) and the carbo-reduction reaction (carbides) were evaluated according to morphological (SEM), compositional (FR-X) and crystallographic (XRD) aspects. It was verified that the dopant’s addition via solid state methodology presented itself, in both cases, as a more robust route; producing materials with smaller crystal sizes (~ 30nm for the carbide) and with higher dopant retention (δ ~ 10%) than the wet method (dp ~ 50nm and δ ~ 40% also for the carbide). A study of the conditions for obtaining Mo2C with and without dopant addition was performed using interval reactions. In the kinetic evaluation, Avrami’s nucleation and growth model was tested, as well as those proposed by Levenspiel of Shrinking Core. It was verified that the reaction proceeds according to MoO2Mo Mo2C and that the model that best represents the actual behavior of the gas-solid reaction is that of Avrami with grain growth rate of M =12,86 and dimensional parameter N = 0,34. Cobalt addition (5%) caused an increase in reaction rate for the same soaking time an reaction temperature. It was observed a 42% conversion for the synthesis of Mo2C-5%Co with 30 minutes, while for the synthesis of Mo2C this level was attained with 60 minutes at 660°C. Nucleation and growth model also explained this reactive process, with M=69,65 and N=2,86 as kinetics parameters.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26510
Appears in Collections:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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