COMPOSIÇÃO QUÍMICA E ASPECTOS MORFOLÓGICOS DOS PÓS DE

O aspecto dos pós de óxido de cobalto antes e após experimentos de redução a plasma e a gás, realizados na temperatura de 300ºC por 50 min, pode ser visto na Figura 43 Após a redução, nota-se que houve uma mudança de coloração e uma diminuição de volume das amostras. A diminuição de volume está associada à perda de massa sofrida.

(e) (d)

Figura 43 – Cadinhos contendo pós de óxido de cobalto (Co3O4): (a) antes da redução; (b) após redução a gás e; (c) após redução a plasma, na temperatura de 300ºC por 50 min.

Fonte : Elaborado pela autora.

A Figura 44 mostra as partículas de óxido de cobalto (Co3O4) antes e após

experimento de redução a plasma realizado na temperatura de 300ºC por 50 min.

Observa-se que são distintas as colorações das partículas antes e após os experimentos de redução. As partículas mostradas na Figura 44 (a) apresentam uma coloração cinza pálido, enquanto as mostradas na Figura 44 (b) são amarelo incandescente.

Figura 44 – Partículas de óxido de cobalto: (a) antes e (b) após redução a plasma realizada na temperatura de 300ºC por 50 min_.

Fonte : Elaborado pela autora.

A Figura 45 mostra as partículas de óxido de cobalto (cinza claro) antes dos experimentos de redução. (a) (b) (a) ) (b) ) (c)

Os resultados de microanálise química por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) das regiões 1 e 2 (veja as setas) mostram picos relativos somente ao cobalto (Co) e ao oxigênio (O). Essas regiões apresentam cerca de 73%-em peso de cobalto e 27%-em peso de oxigênio. Portanto, as microanálises EDS indicam que se trata da fase Co3O4 conforme mostra o diagrama Co-O da Figura 16, Seção 3.4.

De certa forma, essa análise EDS é confirmada pela de DRX apresentada na Figura 35 (a), onde se evidenciou a presença apenas do tetraóxido de tricobalto (Co3O4).

Figura 45 – Partículas de óxido de cobalto (Co3O4) antes dos experimentos de redução.

Fonte: Elaborado pela autora.

Região 2 Região 1

Região 1

A Figura 46 mostra as partículas de óxido de cobalto após a redução a gás na temperatura de 300ºC por 50 min. As análises EDS mostram que na região central (seta 1) as quantidades de cobalto e de oxigênio são de aproximadamente 86%-em peso e 14%-em peso, respectivamente, e na região periférica (seta 2) as referidas quantidades são de aproximadamente 80%-em peso de cobalto (Co) e 20%-em peso de oxigênio (O). Portanto, os resultados mostram que, de acordo com o diagrama Co-O (Figura 16), podem coexistir na região periférica as fases Co-α e CoO e na região central as fases CoO e Co3O4.

A análise de DRX das partículas após redução a gás na temperatura de 300ºC, por 50 min, apontou a existência das fases Co3O4, CoO e Co-α, conforme pôde ser visto

na Figura 37(e).

Figura 46 – Partículas de óxido de cobalto (Co3O4) após redução a gás na temperatura de 300ºC por 50 min.

Região 1

Fonte: Elaborado pela autora.

A Figura 47 mostra as partículas de óxido de cobalto após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 50 min. Praticamente as mesmas quantidades de cobalto ou oxigênio foram detectadas nas regiões 1 e 2, as quais contêm aproximadamente 92%-em peso de cobalto e 8%-em peso de oxigênio.

Portanto, pode-se inferir que boa parte das partículas constitui-se de cobalto metálico (Co-α), restando presente uma pequena quantidade de monóxido de cobalto (CoO), conforme Diagrama de fases Co-O na Figura 16.

Foi detectada a presença da fase Co-α e de uma pequena quantidade de CoO, Figura 40(e), o que vem a corroborar essas análises EDS.

Figura 47 – Partículas de óxido de cobalto (Co3O4) após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 50 min.

Fonte: Elaborado pela autora.

Na sequência da Figura 48 são mostradas imagens, obtidas usando elétrons retroespalhados (BSE), das partículas de pó de Co3O4 antes e após experimentos

de redução a plasma realizado na temperatura de 300ºC por tempos de 10 min e 50 min.

Não são observadas diferenças significativas entre as morfologias das partículas antes e após experimentos de redução.

Região 1 Região 2

Região 1

Comparando a Figura48(a) com as 48(b) e 48(c), no entanto, observa-se que existe um pequeno contraste entre os tons de cinza das partículas. As partículas mostradas na Figura 48(a) são de coloração cinza escuro, ao passo que as mostradas nas Figuras 48(b) e 48(c) tendem a apresentar uma tonalidade mais clara.

A microanálise química EDS apresentada na Figura 48(a) mostra que as partículas são constituídas de 73%-em peso de cobalto e 22%-em peso de oxigênio. Portanto, as partículas cinza escuro são de Co3O4.

As partículas maiores, região 1 da Figura 48(b), são constituídas de 79%-em peso de cobalto e 21%-em peso de oxigênio após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 10 min. De acordo com o diagrama Co-O, Figura 16, esse tipo de partícula pode se constituir das fases CoO e Co3O4. Já na análise química das

partículas menores, região 2, determinou-se uma quantidade aproximada de 82% de cobalto e de 18% de oxigênio. De acordo com o diagrama, na estrutura das partículas devem coexistir as fases CoO e Co-α. Conforme análises de DRX mostradas na Figura 40(c) estão presentes as fases Co-α. CoO e Co3O4.

Após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 50 min, as análises químicas das partículas da Figura 45(c), regiões 1 e 2, mostram que as mesmas são constituídas de cerca de 92% de cobalto e 8% de oxigênio. Conforme mostra o diagrama Co-O, as partículas podem ser constituídas de Co-α e de CoO, o que é corroborado pelas análises de DRX onde se detectou a presença de ambas as fases.

Figura 48 – Partículas de pó de óxido de cobalto: (a) antes da redução; (b) após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 10 min; e (c) após redução a plasma na temperatura de 300ºC por 50 min.

(a)

Região 1 Região 2

Partícula 1

(b)

Região 1 Região 2

Partícula 1 Partícula 2

Fonte: Elaborado pela autora.

(c)

Região 1 Região 2

Partícula 1 Partícula 2

A Figura 49 mostra imagens, obtidas usando elétrons retroespalhados (BSE), das partículas de pó de Co3O4 após experimentos de redução a plasma realizados na

temperatura de 380ºC por tempos de 10 min e 50 min.

Não são observadas diferenças significativas entre as morfologias das diferentes partículas. Em comparação às partículas de óxido antes do processo de redução, Figura 49 (a), no entanto, observa-se que existe um pequeno contraste entre os tons de cinza das partículas. As partículas mostradas na Figura 49(a) são de coloração cinza escuro, ao passo que as mostradas nas Figuras 48(a) e 48(b) tendem a apresentar uma tonalidade mais clara.

Os resultados de microanálise apresentados na Figura 49(a) indicam que as partículas maiores (cinza escuro), região 1, possuem cerca de 71%-em peso de cobalto e 29%-em peso de oxigênio. Já as partículas menores, região 2, possuem 90%-em peso de cobalto e 10%-em peso de oxigênio. Portanto, com base no diagrama Co-O da Figura 16, conclui-se que as partículas menores podem ser constituídas predominantemente de cobalto metálico (Co-α) e de monóxido de cobalto (CoO), ao passo que as partículas grandes, pelo menos o seu núcleo, podem se constituir de trióxido de tetracobalto (Co3O4).

As análises de DRX apresentadas na Figura 41(c) confirmam a presença das três fases: Co-α, CoO e Co3O4.

As microanálises referentes à Figura 48(b) indicam que as partículas possuem em média 98%-em peso de cobalto e 2%-em peso de oxigênio. Portanto, praticamente todas as partículas de óxido de cobalto se transformaram em cobalto metálico (Co- α), restando pouca quantidade de monóxido de cobalto (CoO) após os experimentos de redução realizados na temperatura de 380ºC, por 50 min.

Na análise de DRX se identificou a presença apenas do cobalto metálico (Co-α), conforme se pode ver na Figura 38(e).

Figura 49 – Partículas de pó de óxido de cobalto após redução a plasma na temperatura de 380ºC por 10 min (a) e 50 min (b).

(a)

Região 1 Região 2

Partícula 1

Fonte: Elaborado pela autora.