Transições entre estados de hidratação em nanossilicatos sintéticos

Abstract

O grande interesse científico e tecnológico em nanossilicatos está relacionado à sua capacidade de inchar, causada mais comumente pela interação com a água, que é naturalmente encontrada intercalada nesses materiais. Os nanossilicatos são usados para a captura de dióxido de carbono, armazenamento de lixo nuclear, remoção de materiais pesados e liberação de fármacos. Por isso, entender sua interação com a água é de extrema importância. Os nanossilicatos estudados nesta tese são as fluorohectoritas, as quais são usadas como material modelo para representar argilas naturais, e, como são sintetizadas, as fluorohectoritas possuem uma distribuição de cargas mais homogênea e significantemente menos impurezas. Neste trabalho, foi estudada a intercalação de água no espaço interlamelar deste nanossilicato, em que Ni2+, Li+, Na+ são os cátions compensadores de carga. As técnicas de difração de raios X e análise termogravimétrica foram usadas para estudar as isotermas de adsorção de água, preparadas usando dois tipos de tratamento, pré-aquecidas e não pré-aquecidas. Os resultados de difração de raios X para a Ni-fluorohectorita, obtidos a partir de uma troca catiônica de Li-fluorohectorita, mostram que as transições a partir do estado mono-hidratado não ocorrem de maneira discreta, como observado na Na-fluorohectorita e na Li-fluorohectorita, mas sim de maneira contínua. Adicionalmente, as hidratações em diferentes temperaturas mostram que as transições também são altamente dependentes da história de preparação das amostras. Essas observações indicam a presença de vários tipos de complexos Ni2+-água, presentes no espaço interlamelar, que podem influenciar os estados de hidratação dos nanossilicatos. Este, por sua vez, pode estar relacionado com conclusões anteriores, em que foi relatado um complexo do tipo Ni-brucita coexistente com a Ni-fluorohectorita. No entanto, essa hipótese foi tomada com cuidado, uma vez que os presentes resultados podem estar ligados com outros tipos de complexos, tais como o Ni2+ hexaaqua. Acredita-se que esses resultados possam ser estendidos para outros tipos de nanossilicatos cujos cátions interlamelares são metais de transição. Isso, consequentemente, tem efeitos práticos na físico/química de materiais ou em outras áreas onde nanossilicatos são importantes, como armazenamento de dióxido de carbono ou lixo nuclear e remoções de metais pesados do meio ambiente.