USO DO ÁLCOOL POLIVINÍLICO NO CONTROLE TEXTURAL DE ÓXIDOS DE FERRO

Camilo Castro de Oliveira (IC), Jaime Soares Boaventura (PQ), Ivan Lima Júnior(PG) e

Maria do Carmo Rangel (PQ)

Grupo de Estudos em Cinética e Catálise, Universidade Federal da Bahia

Palavras-chave: óxido de ferro, álcool polivinílico, propriedades texturais

Os óxidos inorgânicos têm sido extensivamente empregados na fabricação de vidros, cerâmicas, suportes catalíticos e catalisadores. Nos dois últimos casos, se objetiva preparar materiais altamente porosos e com elevada área específica enquanto, nos outros, se procura obter sólidos densos e com baixas áreas. Nesta situação, as pesquisas estão voltadas para métodos ou agentes que favoreçam a densificação ou a sinterização. Em todos os casos, os polímeros orgânicos têm sido amplamente usado para controlar as propriedades texturais dos materiais finais, podendo gerar sólidos densos ou porosos. Klimova et al.¹, por exemplo, utilizaram polietileno glicol, polipropileno glicol, álcool polivinílico (PVOH) e poliacrilamida para controlar a estrutura porosa e a área superficial de óxidos mistos de titânio e alumínio. Foi observado um aumento entre 20 a 60 % da área superficial e entre duas a quatro vezes do volume poroso do material. Resultados similares foram obtidos por Trimm e Stanislaus², com a alumina. Com a finalidade de obter sólidos com propriedades texturais previamente estabelecidas investigou-se, neste trabalho, o uso de PVOH no controle das propriedades texturais de óxidos de ferro, obtidos como hematita, a-Fe₂0₃,

As amostras foram preparadas por técnicas de precipitação, em presença de PVOH a diversas concentrações; para comparação, foi também obtida uma amostra do óxido sem PVOH. Preparou-se uma solução do PVOH em água, à qual adicionou-se uma de nitrato de ferro e outra de hidróxido de amônio, à temperatura ambiente, e sob agitação magnética. O gel assim obtido foi centrifugado e seco a 120^oC e, em seguida, moído e peneirado a 100 mesh. O pó resultante foi calcinado sob fluxo de ar sintético a 500^oC, por 2h, após aquecimento a uma taxa de 2^oC por minuto. As amostras obtidas foram caracterizadas por medidas de área específica (método BET), tamanho e distribuição dos poros (porosimetria de nitrogênio), análise térmica (calorimetria diferencial de varredura, DSC e termogravimetria, TG),infravermelho com transformadas de Fourrier (FTIR), difração de raios-X e redução com temperatura programada (TPR).

Os resultados de TG mostraram que o PVOH coprecipitou significativamente com o hidróxido metálico. O material, preparado a partir de uma solução a 6% em peso de PVOH, perdeu cerca de metade de sua massa quando aquecida a 600^oC em ar; nas mesmas condições, uma amostra obtida sem o polímero perdeu apenas 13% de massa. Resultados consistentes foram obtidos por análise de DSC, conduzidas em fluxo de ar sintético; a queima do coprecipitado nas amostras preparadas com 1 e 6% de PVOH liberou, respectivamente, em torno de 0,5 e 1,5 kcal/g. No material preparado sem PVOH, foi observado um pequeno pico a 250 ^oC (em torno de 5 cal/g) e outro a 427 ^oC (43 cal/g), este referente à formação da hematita. Além disso, as análises de DSC indicaram que a formação desse óxido foi facilitada pela presença do polímero, ocorrendo paralelamente à queima do polímero, muito abaixo de 400^oC. Os espectros de infravermelho obtidos com as amostras de hidróxido de ferro, preparados em presença do PVOH, apresentaram bandas típicas do material orgânico, em torno de 1050 cm^-1 e 1300 cm^-1, atribuídos à vibração de deformação da ligação C-H e de estiramento da ligação C-O, respectivamente; ambos os picos aumentaram com a concentração do PVOH adicionado. As amostras de hematitas mostraram espectros de infravermelho semelhantes, com bandas características em torno de 540 cm^-1, independentemente do modo de preparo do material ³. Por outro lado, a distribuição do tamanho de poros variou, como ilustra a Figura 1. A presença do PVOH aumentou a fração de poros com diâmetro inferior a 200 nm e reduziu ligeiramente a de maior diâmetro. Entretanto, essa variação não foi suficiente para causar um aumento na área que, ao contrário, decresceu com o aumento da concentração do PVOH na solução mãe. Essa redução foi de aproximadamente 30%, entre as hematitas preparadas com 6% de PVOH e sem PVOH, e pode ser atribuída ao elevado calor gerado na combustão do polímero (confirmado pelos termogramas de DSC), aliado à facilidade de sinterização dos óxidos de ferro. Esses resultados estão de acordo com trabalhos anteriores desenvolvidos com alumina² e sílíca-alumina⁴, em que se detectou esse fenônemo, denominado filler.

Figura 1 Distribuição de diâmetro poroso de hematitas preparadas com e sem PVOH, medido por adsorção de nitrogênio.

Pode-se concluir que o álcool polivinílico é adequado para o controle das propriedades texturais de hematita, cuja aplicação exija materiais densos. A presença do polímero não altera significativamente a distribuição do tamanho de poros, mas diminui a área específica. Essa redução foi atribuída à sinterização das partículas, causada pelo calor gerado na combustão do polímero.

(RHAE/PADCT/CNPq, FINEP)

¹T. Klimova, J. Ramirez, E. Carmona, V. Castaño

XV Simposio Iberoamericano de Catalisis, 16-20/setembro/1996, Córdoba, Argentina

²D. L. Trimm, A. Stanislaus, Appl. Catalysis 21 (1986) 215

³J. Lee, T. Isobe e M. Senna, J. Colloid Interface Sci. 177 (1996) 490

⁴R. Snell, Appl. Catalysis 12 (1984) 347