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Type: Tese de Doutorado
Title: Aluminato de lítio : síntese e caracterização morfológica, textural e estrutural
Authors: Aurellis Carvalho Nascimento
First Advisor: Nelcy Della Santina Mohallem
First Referee: Dayse Iara dos Santos
Second Referee: Marco Antônio Schiavon
Third Referee: Luciana Moreira Seara
metadata.dc.contributor.referee4: Maria Irene Yoshida
Abstract: Neste trabalho foram sintetizados pós de LiAlO2 por dois métodos distintos: solgel e coprecipitação, variando-se a concentração de reagentes e processo de secagem. Na síntese sol-gel foi empregada uma razão molar Al/Li igual a 1:1 com secagem controlada do material (amostra SOLLi). Nas amostras sintetizadas por coprecipitação foram empregadas proporções molares de Al/Li iguais a 1:1, 1:4 e 1:7. Os materiais foram secados tanto por secagem controlada (amostras COPLi-1 e COPLi-2) quanto por liofilização (amostras COPLi-3 e COPLi-4). Após a secagem, todas as amostras foram calcinadas em diferentes temperaturas e posteriormente caracterizadas estruturalmente, texturalmente e morfologicamente. Na caracterização estrutural observou-se que as fases a-LiAlO2 e y-LiAlO2 foram obtidas nos dois processos de síntese, sendo a fase ß-LiAlO2 observada somente para COPLi-1 e COPLi-2. A fase NaNO3 foi verificada por difração de raios X em COPLi-2, COPLi-3 e COPLi-4 a 550 ºC, devido ao excesso de LiNO3 empregado nos respectivos processos de síntese. As fases LiAl2(OH)7.2H2O e Li2Al2O4.xH2O foram observadas somente para as amostras obtidas por coprecipitação. A fase LiAl5O8 não foi detectada por DRX em COPLi-3 e COPLi-4, no entanto análises de FTIR indicaram a presença da mesma em ambas as amostras. Resultados de análise térmica mostraram eventos associados à perda de moléculas de água, decomposição das fases LiAl2(OH)7.2H2O, NaNO3 e y-LiAlO2, além da cristalização da fase Li2Al2O4.xH2O para as amostras sintetizadas por coprecipitação. Na amostra SOLLi houve eventos associados à perda de moléculas de água, pirólise de resíduos orgânicos e formação da fase LiAl5O8. Valores de razão molar Al/Li foram próximos ao estequiométrico para a amostra SOLLi, calcinada a 550 e 750 ºC. No entanto, a 550 ºC somente picos da fase a-LiAlO2 foram observados por DRX e a 750 ºC uma mistura das fases a-LiAlO2 e y-LiAlO2 foi obtida. Valores próximos ao estequiométrico também foram obtidos na amostra COPLi-4 calcinada a 950 e 1150 ºC, onde a perda de Li é mais crítica. Em ambas as temperaturas a fase y-LiAlO2 foi detectada com elevada pureza indicando a viabilidade do método em obter tal fase. Na caracterização textural foram obtidos valores de área superficial específica comparáveis aos relatados na literatura, exceto para as amostras SOLLi e COPLi-2 calcinadas a 1150 ºC onde houve elevada compactação das partículas impossibilitando a realização de análise de adsorção gasosa. A caracterização morfológica das amostras revelou morfologias como: nanoflocos, microfolhas e bastões. Os nanoflocos foram considerados como as partículas primárias formadoras das microfolhas e bastões (consideradas partículas secundárias). Também foram observadas partículas secundárias denominadas aglomerados ou agregados de nanoflocos além de aglomerados de microfolhas.
Abstract: In this work LiAlO2 powders have been synthesized by two different methods: sol-gel and coprecipitation, changing the concentration of reactants and drying process. In the sol-gel process was employed a Al/Li molar ratio equal to 1:1 with controlled drying of the material (SOLLi sample). In the samples synthesized by coprecipitation were employed Al/Li molar ratios equal to 1:1, 1:4 and 1:7. The precipitate were dried (COPLi-1 and COPLi-2 samples) and freeze-dried (COPLi-3 and COPLi-4 samples). After drying all samples were calcined at different temperatures and characterized structurally, texturally and morphologically. On the structural characterization of the samples, it was noted that the -LiAlO2 and -LiAlO2 phases were obtained in the two synthesis processes. The -LiAlO2 phase was observed only for COPLi-1 and COPLi-2 samples. The NaNO3 phase was detected in COPLi-2, COPLi-3 and COPLi-4 samples at 550 ºC by X-ray diffraction due to the LiNO3 excess employed in the synthesis. The LiAl2(OH)7.2H2O and Li2Al2O4.xH2O phases were observed only to samples synthesized by coprecipitation and the LiAl5O8 phase was not detected by DRX in the COPLi-3 and COPLi-4 samples. However, FTIR analysis indicated the presence of this phase in both samples. Thermal analysis results indicated events associated with loss of water molecules, LiAl2(OH)7.2H2O, NaNO3 and -LiAlO2 decomposition in addition to Li2Al2O4.xH2O phase crystallization for samples synthesized by coprecipitation. For SOLLi sample, there was events associated to loss of water molecules, pyrolysis of organic waste and LiAl5O8 phase formation. Results of Al/Li molar ratio were close to the stoichiometric for SOLLi sample calcined at 550 and 750 ºC. However, at 550 ºC only peaks of -LiAlO2 phase were observed by DRX and at 750 ºC a mixture of -LiAlO2 and -LiAlO2 phases was obtained. Values closer to the stoichiometric were also observed in the COPLi-4 sample calcined at 950 and 1150 ºC where the Li loss is more critical. In both temperatures the -LiAlO2 phase was observed with high purity indicating the feasibility of the method to obtain such phase. In the textural characterization, it was obtained values of specific surface area comparable to those reported in the literature except for SOLLi and COPLi-2 samples calcined at 1150 ºC where there was high compression of the particles preventing gas adsorption analysis. The morphological characterization of the samples revealed morphologies such as: nanoflakes, microsheets and rods. The nanoflakes were considered as primary particles forming microsheets and rods (secondary particles). It was also observed secondary particles called agglomerate or aggregates of nanoflakes in addition to agglomerates of microsheets
Subject: Físico-química
Microscopia eletronica de varredura
Precipitação (Química)
Sintese inorganica
Análise térmica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-8UJUVZ
Issue Date: 22-Mar-2012
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