Síntese, caracterização e comportamento térmico de precursores de zirconatos de terras raras: (Ln2Zr2O7), obtidos por precipitação homogênea via hidrólise da Ureia

Abstract

Estão descritos na literatura diversos métodos de preparação dos zirconatos de terras raras. Tal interesse está relacionado, diretamente, às variadas propriedades apresentadas por esses materiais (físicas, térmicas e espectroscópicas), além de suas várias aplicações. Este trabalho procura estudar a preparação de precursores de zirconatos de terras raras através da precipitação em meio homogêneo via hidrólise da ureia. Para tanto, os precursores foram obtidos a partir de reações entre soluções aquosas de cloretos de lantanídeos (LnCl3(aq)) e cloreto de zirconila (ZrOCl2(aq)), na presença de ureia (NH2CONH2), sob agitação e aquecimento constante até precipitação total. Os precursores obtidos foram isolados da fase aquosa e, após eliminação dos íons cloreto, foram colocados em dessecador à vácuo sob ação de cloreto de cálcio como agente secante, até massa constante. Os compostos foram, então, caracterizados por Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (IRFT) e Difratometria de Raios-X (DRX). O comportamento térmico até a obtenção dos respectivos zirconatos foi avaliado por Termogravimetria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA). Os resultados indicam que os precursores foram obtidos como sendo hidróxidos ou oxi-hidróxidos de zircônio e de zircônio com terras raras. O processo de decomposição térmica dos precursores indica a obtenção dos respectivos zirconatos em uma única etapa de perda de massa em temperaturas relativamente baixas (aproximadamente 450 °C), confirmando a viabilidade do método de precipitação homogênea via hidrólise da ureia para a obtenção dos respectivos zirconatos.

Several methods for preparing rare earth zirconates are described in the literature. Such interest is directly related to the various properties presented by these materials (physical, thermal, and spectroscopic), in addition to their various applications. This work seeks to study the preparation of rare earth zirconate precursors through precipitation in homogeneous medium via urea hydrolysis. For this purpose, the precursors were obtained from reactions between aqueous solutions of lanthanide chlorides (LnCl3 (aq)) and zirconyl chloride (ZrOCl2 (aq)), in the presence of urea (NH2CONH2), under stirring and constant heating until precipitation total. The obtained precursors were isolated from the aqueous phase, and, after elimination of chloride ions, they were placed in a vacuum desiccator under the action of calcium chloride as a drying agent, until constant mass. The compounds were then characterized by Infrared Absorption Spectroscopy (IRFT) and X-Ray Diffraction (XRD). The thermal behavior until obtaining the respective zirconates was evaluated by Thermogravimetry (TG) and Differential Thermal Analysis (DTA). The results indicate that the precursors were obtained as hydroxides or oxyhydroxides of zirconium and zirconium rare earths. The thermal decomposition process of the precursors indicates the obtaining of the respective zirconates in a single stage of mass loss at relatively low temperatures (approximately 450 °C), confirming the viability of the homogeneous precipitation method via urea hydrolysis to obtain the respective zirconates.