Propriedades estruturais de géis obtidos a partir de sono-hidrólise de TEOS e troca de fase líquida por acetona

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Data

2003-12-18

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Sonogéis de sílica foram preparados a partir da sonohidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) e, após o envelhecimento, a fase líquida do gel foi trocada por acetona, durante a fase saturada do processo. A evolução estrutural durante a secagem do sonogel úmido com a fase líquida trocada por acetona foi estudada por espalhamento de raio-x a baixo ângulo (SAXS). A evolução estrutural do xerogel derivado do sonogel com fase líquida trocada por acetona, foi estudada em função da temperatura, por meio de espectroscopia de absorção UV-visível, medidas de densidade real e aparente, medidas de contração linear, e análises térmicas (DTA, TG e DL). Os períodos associados à evolução estrutural determinados por SAXS estão de acordo com os períodos clássicos determinados a partir das características da taxa de evaporação da fase líquida, na obtenção de xerogéis. O gel úmido pode ser descrito como formado por partículas primárias (microclusters), com densidade de cerca de 1,8 g/cm3, tamanho característico a ~ 0,67 nm e superfície fractal, que se juntam para formar uma estrutura fractal de massa, com dimensão fractal de massa D ~ 2,2 e comprimento característico ? ~ 6,7 nm. À medida que a rede colapsa durante o período de taxa de evaporação constante, no qual o gel se mantém saturado com a frente de evaporação na superfície externa do gel, a estrutura fractal de massa vai se compactando, aumentando D e diminuindo ?, com alisamento da superfície fractal dos microclusters. O xerogel obtido ao término do processo de secagem apresenta características de um sistema com poros vazios e partículas não fractais, com superfície de interface lisa e área de superfície de cerca de 385 m2/g. Os resultados das medidas de densidade aparente, de DTA e TG, mostram que os géis perdem resíduos... .
Silica sonogels were prepared from the sonohydrolysis of tetraetilortosilicate (TEOS) and the liquid phase of the gel was exchanged by acetone during the saturated stage of the process. The structural evolution of the drying of the wet exchanged sonogel was studied by small-angle x-ray scattering (SAXS). The structural evolution of the xerogel derived from the exchanged sonogel was studied as a function of the temperature by means of UV-visible absorption spectroscopy, bulk and skeletal density measurements, linear contraction measurements, and thermal analysis (DTA, TG and DL). The periods associated to the structural evolution as determined by SAXS are in agreement with those classical ones as determined from the features of the evaporation rate of the liquid phase in the obtaining of xerogels. The wet gel can be described as formed by primary particles (or microclusters) with density of about 1.8 g/cm3, characteristic length a ~ 0.76 nm e surface fractal, linking together to form mass fractal structures with mass fractal dimension D ~ 2.2 in a length scale ? ~ 6.7 nm. As the network collapses, while the liquid/vapor meniscus is kept at the external evaporation surface of the gel, the mass fractal structure becomes more compacted by increasing D and decreasing ?, with smoothing of the fractal surface of the microclusters. The xerogel obtained at the end of the drying process presents characteristics of a system with empty pores and non-fractal particles, with smooth interface surface and surface area of about 385 m2/g. The results of bulk density measurements and of DTA and TG thermal analysis show that the gels lose organic residuals and more strongly bonded water at temperatures up to 200-250 oC. This event is related with the increase of the absorption in the UV region, which was found at temperatures up... (Complete abstract, click electronic address below).

Descrição

Palavras-chave

Ciência dos materiais, Sol-gel, Análise térmica, SAXS, UV-Vis

Como citar

MACETI, Huemerson. Propriedades estruturais de géis obtidos a partir de sono-hidrólise de TEOS e troca de fase líquida por acetona. 2003. ix, 46 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências Exatas, 2003.