Caracterização microquímica de sílicas de Stöber e de seus produtos de adsorção - Costa, Carlos Alberto Rodrigues (2004)
Partículas monodispersas formam um sistema modelo para estudos de adsorção e catálise, como também para estudos de propriedades do estado sólido dependentes do tamanho das partículas. A uniformidade destas dispersões tem sido considerada somente quanto ao tamanho e à forma das partículas, havendo pouca informação em relação à uniformidade de composição química. Nesta tese inicialmente foi examinada a uniformidade da composição química de partículas de sílica preparadas pelo método de Stöber. Foram obtidas partículas de tamanhos diferentes, em populações paucidispersas. As técnicas utilizadas são de tecnologiarecente, como a microscopia de varredura por sonda (nos modos de SEPM e EFM),microscopia eletrônica de transmissão (no modo de perda de energia), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (elétrons secundários e retroespalhados) e técnicas de espalhamento de luz (PCS). O intumescimento das partículas foi verificado comparando amostras expostas a diferentes ambientes: vácuo de 10-6 mbar (TEM, FESEM), atmosfera ambiente a 25°C e 55% de umidade relativa (SPM) e dispersão em água (bidestilada e deionizada) e etanol (PCS). As partículas menores apresentaram uma grande contração ao serem submetidas ao vácuo, portanto são muito intumescidas, se comparadas às maiores. Os resultados mostraram que as partículas menores são formadas por domínios de ácido silícico de grau de hidratação variável, enquanto as partículas maiores têm uma morfologia caroço-casca, em que a casca é mais hidratada que o caroço. Na secagem das dispersões, o maior intumescimento, associado à heterogeneidade das cargas elétricas, contribuiu para a plasticidade e deformação das partículas na formação de filmes e monolitos com maior tenacidade à fratura. Evidências de variações na composição química foram obtidas por espectros de perda de energia e infravermelho: as partículas menores contêm quantidades detectáveis de grupos C-H, mas estes não são detectáveis por infravermelho nas partículas maiores. A localização dos constituintes de carbono nas partículas foi determinada por mapeamento elementar no microscópio eletrônico de transmissão (ESI-TEM): O carbono está distribuído pelas partículas pequenas, mas está excluído do interior das partículas maiores. Estes resultados foram interpretados considerando o efeito da concentração de base sobre a cinética e extensão da hidrólise do TEOS e o efeito dos grupos etoxilas residuais, que é limitante da densificação da rede de sílica . ESI-TEM foi usado para examinar a localização de NaCI, poli (isopropilacrilamida) (PNIPAM) e surfactantes (SOS, CTAB e RENEX) sorvidos em partículas de sílica (Φ TEM=77 nm), como seus efeitos na dispersão e empacotamento das partículas quando as dispersões são secas sobre um filme de carbono. No caso de NaCI 0,5M, os espectros de EELS mostraram que as quantidades de Na+e Cl- sorvidos nas diferentes regiões estão próximas da razão estequiométrica, com um excesso de 14% de Na+ nos agregados de partículas e 3% ao redor dos agregados. Os polímeros e surfactantes foram sorvidos somente na superfície das partículas, não sendo detectados no seu interior. No caso dos surfactantes iônicos, os contra-íons (Na+, Br-) foram encontrados no interior das partículas negativas de sílica (ζ & = -46 mV), independentemente do sinal de sua carga elétrica. Estes resultados mostram que a sílica de Stöber apresenta características interessantes que podem levar ao seu uso como transportadoras de moléculas e íons, devido ao pequeno tamanho da partícula, alta estabilidade coloidal e comportamento de sorção.