Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho caracteriza-se os Ãxidos de CÃrio (Ce), ZircÃnio (Zr), TitÃnio (Ti), Estanho (Sn), ManganÃs (Mn), CeO2−Al2O3 (CeAl), CeO2−MnO2 (CeMn) e NiO−Al2O3 (NiAl), sintetizados a partir do mÃtodo da nanomoldagem, por espectroscopia Raman a altas pressÃes, Microscopia EletrÃnica de TransmissÃo (TEM) e Espectroscopia na regiÃo do Infravermelho com transformada de Fourier FT-IR. Os resultados sugerem que os monÃxidos Ce, Sn e Mn possuem defeitos estruturais (vacÃncias) derivados do mÃtodo de preparaÃÃo dos sÃlidos. Na pressÃo ambiente Ti anatase à tetragonal pertencendo ao grupo espacial D4h19 (I41/amd) e muda para a fase monoclÃnica, em pressÃes em torno de 14 GPa. Ao se realizar a descompressÃo Ti muda para a fase ortorrÃmbica. A amostra Mn mostrou uma transiÃÃo de fase em cerca de 17,5 GPa, cuja fase ainda à desconhecida. AtravÃs da anÃlise de TEM, estimou-se o tamanho mÃdio das nanopartÃculas de 9 nm (Ce), 34 nm (Sn), 54 nm (Mn), 10 nm (CeMn) e 8 nm (CeAl); e distÃncia entre planos cristalogrÃficos de d111 = 0,3 nm (Ce), d110 = 0,33 nm (Sn), d111 = 0,36 nm (Mn), d111 = 0, 32 nm (CeMn) e d111 = 0,3 nm (CeAl). Os tamanhos mÃdios estimados para o Ce, CeMn e CeAl, atravÃs dos dados de espectroscopia Raman foram de 7, 8 e 3 nm respectivamente, em concordÃncia com os resultados de TEM. As micrografias sugerem que todas as nanopartÃculas estavam distribuÃdas sobre a superfÃcie da sÃlica remanescente e todas apresentaram-se aglomeradas em algumas regiÃes, devido ao fato de que em nanocompostos à base de sÃlica, a calcinaÃÃo conduz à migraÃÃo para sÃtios de nucleaÃÃo. Os modos identificados nos espectros FT-IR foram relacionados Ãs vibraÃÃes das ligaÃÃes O-H nas nanoestruturas e Ãs vibraÃÃes das ligaÃÃes Ce-O, Sn-O e Mn-O dos Ãxidos Ce, Sn e Mn, respectivamente. Os experimentos sob condiÃÃes de altas pressÃes do CeMn mostram que a interaÃÃo entre Mn e Ce pode deformar a estrutura do tipo fluorita e formar vacÃncias de oxigÃnio na rede de Ce. Os Ãxidos CeMn e NiAl apresentaram alargamento de linha, diminuiÃÃo na intensidade dos modos e permaneceram estÃveis atà o valor mÃximo de pressÃo alcanÃado, 14 e 18 GPa respectivamente. Para o sÃlido CeAl, a estabilidade da fase cÃbica à mantida atà 36 GPa, fato oposto Ãquele observado para o monÃxido Ce, no qual ocorre uma transiÃÃo de fase em cerca de 35 GPa para uma estrutura do tipo PbCl2 ortorrÃmbica (grupo espacial D2h16). Conclui-se que a introduÃÃo do Ãxido Al2O3 na estrutura do CeO2 aumenta a estabilidade dessa estrutura. Os experimentos com a variaÃÃo da potÃncia mostraram que o aumento na potÃncia està relacionado a um aumento na intensidade dos modos em todos os Ãxidos. O Ãxido Mn, em particular, apresentou um aumento nos modos de defeitos devido Ãs vacÃncias geradas pela eliminaÃÃo da Ãgua presente, evidenciado pelos modos do grupo OH. / Raman spectroscopy studies has been used to investigate the structural properties of nanocasted oxides, CeO2 (Ce), ZrO2 (Zr), TiO2 (Ti), SnO2 (Sn), MnOx (Mn), CeO2−Al2O3 (CeAl), CeO2−MnO2 (CeMn) and NiO−Al2O3 (NiAl), obtained from nanocasting technique. The studies were collaborated by Transmission Electron Microscopy (TEM) and Infrared Spectroscopy with Fourier transform (FT-IR) techniques. The results suggested that Ce, Sn and Mn monoxides have structural defects (vacancies) derived from the preparation method of the solids. This result is indeed not common for ordinary oxides. At room pressure Ti anatase is tetragonal belonging to D4h19 (I41/amd) space group and changes for the monoclinic phase at pressures around 14 GPa. With pressure release Ti changes to orthorhombic phase. The sample Mn showed a phase transition at about 17,5 GPa, whose phase is still unknown. For all samples the spectra appear strongly influenced by the particle size, shape and structure of the material, especially in the position value of pression for phase transition. The Ce, Zr and Sn remained stable up to the maximum pressure achieved and Ti and Mn showed phase transition. TEM analysis estimated the average nanoparticle size of 9 nm (Ce), 34 nm (Sn), 54 nm (Mn), 10 nm (CeMn) and 8 nm (CeAl); and distance between crystallographic planes of d111 = 0,3 nm (Ce), d110 = 0,33 nm (Sn), d111 = 0,36 nm (Mn), d111 = 0,32 nm (CeMn) e d111 = 0,3 nm (CeAl). The nanoparticles sizes for Ce, CeMn and CeAl, obtained from Raman spectroscopy data were 7, 8 and 3 nm, respectively, wich agree well with the results of TEM. The images suggest that all the nanoparticles were distributed over the remaining silica surface. All nanoparticles were agglomerated in some regions, due to the fact that in the silica-based nanocomposites, calcination leads to migration to nucleation sites. The FT-IR spectra indicated the presence of modes related to vibrations of OH bonds in na- nostructures; and the vibrations of Ce-O, Sn-O and Mn-O bonds of Ce, Sn and Mn oxides, respectively. The spectra of sample CeMn showed that the interaction between Mn and Ce can break the structure of the fluorite type and form oxygen vacancies in the Ce structure whereas the CeMn and NiAl high pressure results showed line broadening, decreasing in modes intensity and remained stable until the maximum pressure value reached, 14 and 18 GPa respectively. The stability of CeAl was maintained up to 36 GPa, in contrast with that observed for Ce monoxide, in which a phase transition occurs at about 35 GPa to a structure of PbCl2 orthorhombic (space group D2h16). The introduction of oxide Al2O3 in the structure of CeO2 increases the stability of this structure. The effect of varying laser power incident in nanostructured oxides showed an increase in intensity in all nano oxides spectra with the increasing laser power. Mn oxide, in particular, presented an increase in the modes related to defects due to vacancies generated by OH removing.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9441 |
| Date | 14 May 2015 |
| Creators | AntÃnio Neves da Silva |
| Contributors | Josuà Mendes Filho |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em FÃsica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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