Cerâmica (Dec 2009)
Quantificação da segregação de MgO em pós nanométricos de SnO2 preparados por método químico Quantification of MgO surface segregation on SnO2 nanopowders prepared by chemical method
Abstract
Um dos maiores desafios na síntese de nanopartículas é a instabilidade da estrutura relativa ao aumento de energia advindo da grande área de superfície específica desta classe de materiais. O conhecimento dos mecanismos pelos quais a estabilidade pode ser alcançada é de fundamental importância para o controle de seu crescimento e para potenciais aplicações. Fenômenos de segregação superficial em sistemas bi-componentes envolvem diminuição de energia do sistema devido ao excesso de superfície - conhecido como fenômeno de tensoatividade. Apesar de muito bem conhecidos em tecnologias de emulsões e em fenômenos que envolvem molhabilidade, o uso destes conceitos para estabilização da superfície sólido-vapor e controle de nanopartículas é menos expressivo. Embora a segregação seja conhecida para vários sistemas de óxidos nanoparticulados, sua quantificação visando o controle é limitada pela dificuldade de obtenção de resultados confiáveis. Neste trabalho foi realizada a quantificação da segregação de MgO na superfície de nanopartículas de SnO2 através da análise química dos pós antes e após lavagem em meio ácido para lixiviação do MgO superficial. Foi demonstrado que a solubilidade do MgO no bulk do SnO2 é preferencial em concentrações inferiores a 5% em mol de MgO, existindo, no entanto, uma distribuição do MgO ao longo da superfície e do bulk, gerando um efeito tenso-ativo e restringindo o crescimento das partículas de SnO2. Para concentrações maiores que 5% em mol, a maior parte do MgO foi detectada na superfície das nanopartículas de SnO2, sendo o controle tenso-ativo mais expressivo. Apesar dos resultados serem restritos para o sistema SnO2-MgO, esta técnica pode ser extrapolada para o controle de quaisquer sistemas onde o elemento segregado é solúvel em condições específicas.Particle size stability is a fundamental requirement in the synthesis and application of nanoparticles. High specific surface area induces an increase of total energy and promotes particle growth. Therefore, there is a need for understanding how to stabilize the surfaces in order to control the particle size and consequent applications in nanotechnology. Surface excess or segregation on the surfaces is usually known to decrease the surface energy by tensoactivity, being widely used in wetting and emulsion technology. However, these principles have been less tested and refined to promote the solid-gas interface stability on nanoparticles technology. Moreover, the quantitative determination of surface excess on nanoparticles is not an easy task and a possible reason is the lack of knowledge of the segregation phenomenon. In this work, quantification of the spontaneous surface segregation of MgO into tin oxide nanoparticles synthesized by a chemical method was carried out exploring the difference of solubility between MgO and SnO2. A chemical analysis by XRF before and after an acid washing demonstrated that, even at 5 mol % of MgO, most of additive was preferentially located in SnO2 bulk, with few surface excess. On the other hand, for MgO amounts larger than 5% most of the additive was on tin oxide surface. Despite the results of quantification are restricted to MgO-doped SnO2 system, the selectivity solubility technique should be effective to quantify any system with different solubility characters.
Keywords
