Fotoluminescência de nanopartículas de Ni(OH)2 e avaliação catalítica de NiO na redução de NO com CO

Abstract

Nos últimos anos, óxidos nanoestruturados têm atraído grande interesse em diferentes setores tecnológicos devido à possibilidade de desenvolver novos dispositivos ou equipamentos eletro-ópticos. Em princípio, as propriedades físicas e químicas destes compostos são governadas pela distribuição, forma e tamanho das partículas que a compõe. Atualmente, os métodos hidrotérmicos convencionais têm possibilitado a formação de vários óxidos com distintas morfologias e elevado grau de cristalinidade, com o uso de baixas temperaturas de síntese ou processamento (> 200 oC). Por outro lado, a principal desvantagem destes sistemas reside em seus longos tempos de tratamento, a qual foi contornada com o uso da radiação de micro-ondas como fonte de aquecimento. Esse novo equipamento passou a ser conhecido como hidrotermal de micro-ondas (HM). Neste contexto, hidróxido de níquel (Ni(OH)2) foi sintetizado por hidrotermal de micro-ondas na presença de brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e polietilenoglicol (PEG). Também, nestas sínteses foram analisadas a influência de diferentes bases químicas (hidróxido de amônio (NH4OH) e hidróxido de sódio (NaOH)) bem como o efeito dos tempos de tratamento hidrotérmico. O óxido de níquel foi obtido por intermédio da decomposição térmica do precursor de Ni(OH)2 previamente formado. Para isto foi utilizado temperaturas de tratamento térmico de 300 oC e 500 oC em um forno de microondas durante um período de 2 min. Estas amostras foram analisadas por difração de raios X (DRX), análises na região do infravermelho (FTIR), espectroscopia de micro-Raman (MR), microscopia eletrônica de varredura por canhão de emissão de campo de alta resolução (FEG-MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e redução com hidrogênio à temperatura programada (RTP-H2). As propriedades ópticas foram estudadas por meio de espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-vis) e medidas de fotoluminescência. Os difratogramas de raios X mostraram que ambos Ni(OH)2 e NiO possuem um alto grau de cristalinidade e estão estruturalmente ordenados a longo alcance. Tese de doutorado Ana Paula de Moura IV Os espectros de FTIR e MR exibiram bandas características para estes materiais. As microscopias de FEG-MEV e MET indicaram a formação de placas com formas irregulares, natureza aglomerada e dimensões nanométricas. Os espectros no UV-vis sugeriram a existência de níveis de energia intermediários dentro do band gap. Quando excitado com comprimentos de onda de 350 nm, o Ni(OH)2 apresentou uma emissão fotoluminescente de banda larga na região azul e também vermelho do espectro visível. Curvas de RTP-H2 para o NiO mostraram a presença de picos referentes à redução de Ni2+ para níquel metálico. As amostras de NiO apresentaram propriedades catalíticas diante da reação de CO/NO.In recent years, nanostructured oxides have attracted great interest from different areas of technology due to the possibility of developing new devices or electro-optical equipment. In principle, the physical and chemical properties of these compounds are governed by the distribution, shape and size of their particles. Currently, conventional hydrothermal methods have enabled the training of various oxides with different morphologies and degree of crystallinity, with the use of low temperature synthesis or processing (> 200 oC). Moreover, the main disadvantage of these systems lies in their long treatment times, which was circumvented by the use of microwave radiation as the heating source. This new equipment has become known as microwave hydrothermal (MH). So in this work, nickel hydroxide (Ni (OH) 2) was synthesized by hydrothermal microwave in the presence of cetyl trimethyl ammonium (CTAB) and polyethylene glycol (PEG). Also, these summaries were analyzed the influence of different chemical bases (ammonium hydroxide (NH4OH) and sodium hydroxide (NaOH)) and the effect of hydrothermal treatment times. The nickel oxide was obtained through the thermal decomposition of precursor (Ni(OH)2) previously formed. For this we used thermal treatment temperature of 300 oC and 500 oC in a microwave oven for a period of 2 min. These samples were investigated by X-ray diffraction (XRD), infrared analysis (FTIR) spectroscopy, micro-Raman (MR) scanning electron microscope by field emission gun high resolution (FEG-SEM), electron microscopy transmission (TEM) and reduction with hydrogen temperature programmed (TPR-H2). The optical properties were studied by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) and photoluminescence measurements. The X-ray diffraction showed that both Ni(OH)2 and NiO have a high degree of crystallinity and are structurally ordered at long range. The FTIR spectra and MR exhibited characteristic bands for these materials. The microscopy images of FEG-MEV and TEM indicate the formation of plaques with irregular shapes, nature and agglomerated nanometric dimensions. The UV-vis spectra suggested the existence of intermediate energy levels within the band gap. When excited with a Tese de doutorado Ana Paula de Moura VI wavelength of 350 nm, Ni(OH)2 showed a broadband emission photoluminescence in the blue and also red in the visible spectrum. RTP-H2 curves for NiO showed the presence of peaks on the reduction of Ni2 + to nickel metal. The samples showed catalytic properties of NiO on the reaction of CO / NO