Title

OBTENÇÃO DA LIGA Ni-Co NANOESTRUTURADA

NANO-STRUCTURED Ni-Co ALLOY PREPARATION

Authorship

Brocchi, Eduardo de Albuquerque; Macedo, Daniela Werneck de; Medeiros, Marília Carvalho

Brocchi, Eduardo de Albuquerque

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Macedo, Daniela Werneck de

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Medeiros, Marília Carvalho

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DOI

10.5151/2594-5327-0121

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Abstract

Os materiais nanoestruturados têm se destacado nas pesquisas científicas relacionadas aos novos materiais, uma vez que, apresentam propriedades particulares, muitas vezes não presentes no mesmo material com constituição não nanométrica. O presente trabalho apresenta uma rota alternativa para síntese de liga de cobalto e níquel nanoestruturada. Esta rota tem como ponto de partida a obtenção de óxidos de metais a partir da dissociação de seus respectivos nitratos e subseqüente redução dos óxidos por hidrogênio. Os óxidos obtidos foram NiO e Co3O4. Estudos termodinâmicos preliminares foram realizados para confirmar a viabilidade do processo. A redução dos óxidos foi estudada na faixa de 200oC-500oC. A redução do NiO mostrou um comportamento autocatalítico com Ea = 28,7KJ/mol, enquanto as reduções do Co3O4 e dos óxidos co- formados seguiram o modelo topoquímico, com Ea = 33,7KJ/mol e 29,7KJ/mol, respectivamente. Os óxidos co-formados e a liga foram caracterizados por Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Tais análises permitiram uma avaliação do tamanho médio das partículas dos óxidos co-formados (10 a 50nm) e da liga (40nm). No caso da liga Ni-Co, os menores tamanhos encontrados foram de aproximadamente 20nm.

It is well established that properties of materials can be severely altered by making them to reach a nanostructured condition. This work presents an alternative route of obtain nanostructured nickel-cobalt alloy. The methodology is based on the dissociation of metal nitrates in a very small oxides particles, even nanometric ones, and subsequent hydrogen reduction of the obtained oxides. Thermodynamic studies have been developed to support the feasibility of the reactions carried out to obtain nickel and cobalt oxides as well as the metals particles. Nickel and cobalt oxides were produced, either isolated or co-formed, by dehydrating a water dissolved homogeneous solution of nickel nitrate or/and cobalt nitrate. Hydrogen reduction was applied to obtain nickel, cobalt and nickel-cobalt alloy. The temperature range studied 200oC-500oC. The NiO reduction showed an autocatalytic behavior with Ea = 28,7KJ/mol while the isolated Co3O4 and the co-formed oxides reductions followed topochemical reaction model, with Ea = 33,7KJ/mol and 29,7KJ/mol, respectively. Both oxides can be fully reduced in a thirty minutes experiment at 400oC. X- ray diffraction and Transmission Electron Microscopy (TEM) have been applied to characterize the obtained oxides and the nickel-cobalt alloy which was constituted by nanoscale single crystals of 20nm to 40nm in size.

Keywords

Nanotecnologia; Liga nanoestruturada; Níquel-cobalto; Redução por H2.

Nanotechnology; Nanostructured alloy; Nickel-cobalt; Hydrogen reduction.