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Vidros fosfatos funcionais para absorção de hidrogénio : preparação e caracterização

Abstract

Mestrado em Engenharia FísicaOs vidros fosfatos têm potencial para atuar como catalisadores na dissociação de vapor de água em hidrogénio e oxigénio, possibilitando a adsorção de hidrogénio na sua superfície. A adição dos óxidos de nióbio e de sódio na sua composição, provoca uma despolimerização das ligações P-O-P características da rede dos vidros fosfatos, aumentando assim o número de oxigénios não ponte disponíveis para formar ligações O-H. A inclusão do óxido de tungsténio nestes sistemas vítreos, promove a oxidação dos átomos de hidrogénio em H+, que são absorvidos ao formarem ligações com os oxigénios não ponte. No presente trabalho, foram preparados vidros com as composições [ ( ) ] ( ) e (com A=Li, Na e K), através do método de fusão. Os vidros preparados foram tratados termicamente num forno a ar, a temperaturas de 500 °C, 600 °C, 700 °C, 800 °C e 1000 °C durante 4 horas com base nos resultados da análise térmica diferencial. A análise estrutural dos vidros obtidos foi realizada através das técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de Raman, e pela determinação da densidade das amostras. Este estudo foi complementado pela observação da morfologia dos vidros pela técnica de microscopia eletrónica de varrimento. A análise da condutividade dc ( ), condutividade ac ( ) e propriedades dielétricas dos vidros (na gama de frequências 100- 1MHz), foi realizada em função da temperatura na gama 200-370 K e relacionada com a microestrutura das amostras.Phosphate glasses have potential to act as catalyst to dissociate water vapor into hydrogen and oxygen, and thus be able to capture hydrogen in its surface. The addition of sodium and niobium oxides to the glass composition, contributes to the depolymerization of the P-O-P chains increasing the number of non-bridging oxygen in the glass structure, whereas the tungsten plays a major role in the ability of dissociate and form hydrogen protons to bound with the non-bridging oxygen, and thus form OH groups. In the present work, glasses with a composition of [( ) ] ( ) and where A=Li, Na and K were prepared by the melt-quenching method. The as-prepared glasses were heat-treated in air, at 500 °C, 600 °C, 700 °C, 800 °C and 1000 °C for 4 hours based on the results from differential thermal analysis. The structure of these glasses was analyzed in function of the molar ratio between barium and strontium oxides. Structural studies were conducted by X-ray powder diffraction, Raman spectroscopy, and density measurements, whereas the bulk and fracture morphology was analyzed by scanning electron microscopy. dc ( ), ac ( ) conductivity and dielectric spectroscopy (100-1MHz) measurements were performed in function of the temperature (200-370 K) and related with their microstructure

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