SÍNTESE DOS PIGMENTOS CERÂMICOS
A rota escolhida para síntese dos óxidos mistos de níquel e zinco (pigmentos cerâmicos) foi a Combustão assistida por microondas utilizando três tipos específicos de combustíveis, empregando as razões mássicas 1:1/2 e 1:1 de cátions metálicos/combustível. A Tabela 04 ilustra as duas fontes de cátions metálicos e os três reagentes que foram utilizados no processo de obtenção dos óxidos.
TABELA 04: Procedência e pureza dos reagentes utilizados.
Reagentes empregados Procedência Pureza
Nitrato de Zinco II Zn(NO3)2.XH2O Alfa Aesar 99% Nitrato de Níquel II Ni(NO3)2.6H2O CRQ 97%
Gelatina Produto de uso farmacêutico- industrial
100%
Farinha de Linhaça Dourada Produto alimentício comercializado
-
Quitosana Produto de uso farmacêutico- industrial
Ao todo foram sintetizados 12 sistemas, de acordo com combustível, com as razões mássicas empregados e com o tratamento térmico submetido (ou não) aos sólidos. As Tabelas 05 a 07 mostram a codificação dos sistemas preparados.
TABELA 05: Codificação dos sistemas sintetizados a partir da Gelatina.
GLT 1:1/2 ST
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica de 1:1/2
cátions metálicos/gelatina, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
GLT 1:1/2 900°C
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica de 1:1/2
cátions metálicos/gelatina, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC;
GLT 1:1 ST
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica de 1:1 cátions metálicos/gelatina, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
GLT 1:1 900°C
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica de 1:1 cátions metálicos/gelatina, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC.
TABELA 06: Codificação dos sistemas sintetizados a partir da Farinha de Linhaça Dourada.
LIN 1:1/2 ST
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica 1:1/2
cátions metálicos/farinha de linhaça, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
LIN 1:1/2 900°C
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica 1:1/2
cátions metálicos/farinha de linhaça, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC.
LIN 1:1 ST
Sistema Ni-Znsintetizado utilizando a razão mássica 1:1 cátions metálicos/farinha de linhaça, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
LIN 1:1 900°C
Sistema Ni-Znsintetizado utilizando a razão mássica 1:1 cátions metálicos/farinha de linhaça, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC.
TABELA 07: Codificação dos sistemas sintetizados a partir da Quitosana.
QUI 1:1/2 ST
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica 1:1/2
cátions metálicos/quitosana, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
QUI 1:1/2 900°C
Sistema Ni-Zn sintetizado utilizando a razão mássica 1:1/2
cátions metálicos/quitosana, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC.
QUI 1:1 ST
Sistema Ni-Znsintetizado utilizando a razão mássica 1:1 cátions metálicos/quitosana, correspondente ao pó sem tratamento térmico.
QUI 1:1 900°C
Sistema Ni-Znsintetizado utilizando a razão mássica 1:1 cátions metálicos/quitosana, correspondente ao pó tratado termicamente a 900ºC.
O equipamento utilizado para o procedimento consistiu de um forno convencional microondas marca Consul modelo Facilite Middi adaptado especialmente para a síntese de materiais por combustão, o qual possui um mini-exaustor acoplado a lateral externa para a saída dos gases. Internamente há um envoltório metálico na parte superior para minimizar as perdas de material devido à explosão.
Para a Farinha de Linhaça Dourada e a Gelatina, foi realizado o mesmo procedimento experimental. Já para a Quitosana, outro procedimento foi tomado. Ambos são lustrados nas Figuras 09 e 10, respectivamente.
FIGURA 09: Procedimento experimental utilizado para a síntese dos óxidos a partir da gelatina ou farinha de linhaça.
Aquecimento 60°-70°C e agitação constante por 20 min
Pó
Aquecimento até 85°C Agitação constante por 25 min
Solução viscosa e homogênea
10 minutos - Forno microondas (630 W)
Gelatina ou Farinha de
Linhaça Dourada
Dispersão
(Água deionizada) Zn(NO3)2.XH2OAté 70°C e agitação constante por 10 min
Ni(NO3)2.6H2O
Até 70°C e agitação constante por 10 min
FIGURA 10: Procedimento experimental utilizado para a síntese dos óxidos a partir da quitosana.
Sistema
Água deionizada
(agitação constante por 5 min)
Zn(NO3)2.XH2O Água deionizada (agitação constante)
Quitosana
Suspensão
Dissociação
(Meio ácidopH ≈ 2,0) Aquecimento até 85°C Agitação constante por 30 minPó
Sistema homogêneo
10 minutos - Forno microondas (630 W)
Para os sistemas sintetizados a partir da Gelatina e da Farinha de Linhaça, foi realizada a dispersão do combustível em água deionizada (50 mL), de acordo com a razão mássica escolhida (1:1/2 ou 1:1 cátions metálicos/combustível) e aquecida até 70ºC, sob agitação contínua e por aproximadamente 20 minutos. Em seguida, as quantidades dos nitratos metálicos foram adicionadas, num intervalo de tempo de 10 minutos para cada fonte, mantendo ainda sob agitação constante e elevando o sistema até 85ºC por mais 25 minutos até alcançar um sistema completamente denso e homogêneo.
Para os sistemas sintetizados a partir da Quitosana, as quantidades mássicas dos nitratos metálicos foram diluídas em 30 mL de água deionizada e, paralelamente, em outros 30 mL, foi realizada a suspensão da Quitosana e mantida sob agitação constante (de acordo com a razão mássica escolhida: 1:1/2 ou 1:1 cátions metálicos/combustível). Em seguida, os nitratos dissociados foram adicionados à suspensão, sendo este sistema mantido sob agitação constante durante 30 minutos e aquecido até 85°C, obtendo um sistema homogêneo.
Após todo o procedimento, cada sistema foi levado ao forno e exposto às microondas, durante 10 minutos de reação e a uma potência de 70%, equivalente a 630W. Inicialmente, a
“mistura” entra em fervura, sofrendo desidratação, seguida pela decomposição da matéria
orgânica, evidenciando a saída de uma grande quantidade de gases. Depois, o sistema alcança o ponto de combustão espontânea, a ignição, onde uma considerável quantidade de calor (vapor) é liberada instantaneamente, obtendo no final um produto sólido de aspecto esponjoso, o qual foi pulverizado com almofariz e pistilo de ágata.
Após serem submetidos às análises TG e DRX, os pós foram calcinados em fornos tipo mulfla EDG 3P-S modelo 7000, de acordo com as condições de aquecimento: 10°C.min-1 durante 4 horas, a uma temperatura de 900ºC utilizando atmosfera de Ar. Em seguida foram realizadas as análises DRX e MEV, de acordo com o esquema mostrado a seguir, na Figura 11.
FIGURA 11: Caracterizações submetidas aos óxidos.
Com o propósito de que a maior parte dos estudos encontrada na literatura trata-se apenas de óxidos simples, mistos ou complexos e, que se tem visto poucos trabalhos que tratem de soluções sólidas de óxidos para aplicação como pigmento cerâmico (como em trabalhos explicitados no capítulo 2), a escolha de um composto que admite em sua estrutura a mistura de fase de um óxido simples e um misto (ZnO-Ni0,8Zn0,2O), foi determinada para o
presente estudo.
A Planilha 01 mostra o cálculo estabelecido para a obtenção do sistema ZnO- Ni0,8Zn0,2O. DRX MEV Tratamento térmico 900°C