Sociedade Brasileira de Química ( SBQ)
31a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Incorporação do WO
3na matriz VOPO
4.2H
2O.
Vânia Moraes de Souza1 (PG)*, João Paulo Ligabó Ferreira1 (PG) e Herenilton Paulino Oliveira1 (PQ).
1Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo.
Avenida Bandeirantes-3900, Departamento de Química, CEP: 14040-901.
* vania_cajuru@pg.ffclrp.usp.br.
Palavras Chave: incorporação, oxofosfato de vanádio, óxido de tungstênio.
Introdução
Os fosfatos de vanádio são extensivamente estudados, devido ao sua potencial aplicação em cátodo de baterias e catálise; como por exemplo;
sua utilização como precursor catalítico da reação de oxidação de n-butano a anidrido maleico.
Com o intuito de promover alterações estruturais através da incorporação de tungstênio na estrutura da matriz hospedeira VOPO4.nH2O e a possível atuação deste como promotor catalítico, porcentagens variadas de óxido de tungstênio sintetizado através do método sol-gel, WO3· nH2O, foram adicionadas à síntese.
Resultados e Discussão
A incorporação do metal na matriz de VOPO4 foi realizada adicionando-se quantidades variáveis de pentóxido de vanádio [V2O5 (16,5mmol)], 8,5 mL de ácido fosfórico 85% [H3PO4 (124,2mmol)], 36,2 mL de água destilada e uma proporção molar de 3%(V/W3), 7%(V/W7), 10%(V/W10) e 15%(V/W15) do átomo de tungstênio em relação ao vanádio; em um período de 16 horas em um banho de silicone numa temperatura de 130oC.
Os difratogramas dos compostos V/W3, V/W7, V/W10 e V/W15 apresentam picos referentes aos planos de difração 001, 002 e 003 evidenciando uma manutenção da estrutura lamelar da matriz. Uma intensidade inferior aos picos anteriormente citados é constatada devido à diminuição da cristalinidade dos compostos.
10 20 30 40
(003) (002)
(001)
(d) (c) (b) (a)
2000 cps
Intensidade/u.a.
2θ/graus
Figura 1: Difratograma de (a) V/W3, (b) V/W7 (c) V/W10 e (d)V/W15.
Figura 2: Microscopia eletrônica de varredura da matriz hospedeira com 7% de W.
O espectro de IV-TF dos compostos V/W3, V/W7 e V/W15 exibem as mesmas bandas em 1088 e 942 cm-1 correspondendo à vibração do PO4 tetraedro e o estiramento da ligação V-O do grupo vanadila (V=O), respectivamente; ambas referentes a matriz hospedeira. As bandas em 691 e 574 cm-1 podem ser atribuídas às deformações V-O-P e O-P-
O, respectivamente [1, 2]. Houve uma diminuição na intensidade da banda em 940 cm-1 que indica uma menor quantidade de sítios V-OH e o surgimento de uma banda em 1160 cm-1 correspondente ao estiramento assimétrico P-O, νass(P-O). É observado também um aumento na intensidade das bandas compreendidas entre 600 e 700cm-1 que pode ser atribuído ao modo vibracional da ligação W-O-W, ν( W-O-W).
A curva de decomposição térmica da matriz VOPO4·2H2O apresenta dois picos endotérmicos na faixa de 60 – 1300C responsáveis pela saída de duas moléculas de água, que indicam interações diferentes entre essas moléculas e a matriz hospedeira. Esse mesmo perfil foi observado em todas as amostras. De acordo com os dados, ocorre uma diminuição da temperatura na etapa 2 relacionada à perda de água coordenada diretamente ao átomo de vanádio, quando comparamos os compostos sintetizados com a matriz. Essa diminuição de temperatura de perda de água requerida por essa etapa no caso dos compostos indica que a adição do metal enfraquece a ligação entre a molécula de água e o átomo de vanádio.
As imagens de microscopia eletrônica de varredura apresentam variações na morfologia com a introdução de diferentes quantidades de tungstênio à matriz. Observa-se uma tendência nos compostos V/W em assumir uma morfologia mista entre quadrada e circular. A análise do mapeamento dos elementos presentes na amostra (EDS) mostrou que o vanádio e o tungstênio estão uniformemente distribuídos por todo o material, sem separação visível de fases das partículas do óxido.
Conclusões
Os dados são satisfatórios confirmando a incorporação de tungstênio na matriz hospedeira fosfato de vanadila dihidratada concomitantemente com a manutenção da estrutura lamelar; porém ocorreu uma pequena perda de cristalinidade acarretando uma desorganização no sistema.
Agradecimentos
CAPES
[1] J. W. Johnson; et.al., Inorg. Chem, 1982, 21,3820.
[2] A. Espina, et.al. Journal of the Chemical Society-Dalton Transactions (2001), p. 753.
