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Type: Dissertação
Title: Cálculos de estrutura e propriedades de novos materiais formados por gibbsita e lítio
Author: Barbosa, Anna Carolina de Azevedo
First Advisor: Leitão, Alexandre Amaral
Referee Member: Santos, Hélio Ferreira dos
Referee Member: Tronto, Jairo
Resumo: Os hidroxidos duplos lamelares (HDL) tem atraido consideravel interesse devido as suas potenciais aplicacoes como adsorventes seletivos, veiculos para farmacos e biomoleculas,precursores para ceramicas e materiais nanocompositos. Um importante aspecto na síntese desses compostos e a natureza dos cations. Uma vez que a preparacao de um novo composto e baseada na substituicao isomorfica de um metal em um estado de oxidacao por um outro em um estado diferente (ou o mesmo), a diferenca entre os raios nao pode ser muito grande. A literatura reporta uma familia de HDL estruturalmente relacionada a gibbsita (Al(OH)3).Trata-se de uma hidrargilita formada por lamelas de hidroxido (OH-) com ions aluminio (Al3+) ocupando dois tercos dos sitios octaedricos da estrutura. A alternancia entre sitio ocupado e vacancia gera uma pequena deformacao no octaedro. Como resultado, a vacancia e ligeiramente maior se comparada ao sitio ocupado. As vacancias da lamela da gibbsita tem o diametro aproximado ao de cations pequenos como o Li+, permitindo a sua intercalacao sem acarretar grandes deformacoes, visto que o raio do Li+ e Al3+ sao proximos. Neste caso, a carga positiva gerada e contrabalanceada pela presenca de anions e moleculas de agua no espaco interlamelar. Trata-se do unico exemplar de HDL formada por cations 1+ e 3+. A estrutura desses materiais, baseada no empilhamento lamelar com especies aniônicas aprisionadas por atracao eletrostatica entre as mesmas, permite a difusao desses anions. O entendimento de como diferentes especies afetam a estrutura do material tem grande relevancia no planejamento teorico para aplicacoes tecnologicas, dado que o comportamento de intercalacao tem importancia em varios processos. O presente trabalho discute a modificacao estrutural derivada da troca ionica no HDL Li-Al-Cl, formado pelo tratamento da gibbsita com o cloreto de litio (LiCl) em meio aquoso por meio de calculos ab inito. O ion Clno hidroxido duplo lamelar precursor foi trocado pelos anions F−, Br−, OH−, I−, NO3 − , CO3 −2 e SO4 −2. Os espectros de DRX, RMN e IV foram avaliados bem como a diferenca de densidade de carga e a projecao de densidade de estados. A energia livre de Gibbs e a entalpia para a reacao de formacao do HDL [LiAl2(OH)6]Cln・H2O tambem foi calculada.
Abstract: Layered double hydroxides (LDHs) have attracted considerable interest due to their potential applications as selective adsorbents, hosts for drugs and biomolecules, precursors for ceramics and nanocomposite materials. An important aspect in the LDH synthesis is the nature of the cations. Since the preparation of a new compound is based on the isomorphic substitution of a metal in an oxidation state by another in a different (or in the same) oxidation state, the difference between the radius can not be very large. It is known from the literature that a family of LDH is structurally related to the gibbsite (Al(OH)3). It is a hydrargilite formed by a hydroxyl layer (OH-) with aluminum ions (Al3+) occupying two-thirds of the octahedral sites. The alternance between occupied site and vacancy creates a small deformation of the octahedron. As a result, the vacancy is slightly wider compared to the occupied site. The vacancies of the gibbsite layer have the diameter comparable to small cations such as Li1+, without large deformations, once the atomic radius of Li1+ and Al3+ are close. In this case, the generated charge is counterbalanced by anions and water molecules in the interlayer space. This is the only example of LDH formed by 1+ and 3+ cations. The stacking structure of these materials based on electrostatic interaction between the layers allows the interlayer anion diffusion. The understanding of the influence of different interlayer anions in the LDH structure have great importance to help on theoretical planning for technological applications, since the intercalation behavior is important in many processes. The present work discusses the structural modifications derived from anion exchange on Li- Al-Cl formed by the treatment of the gibbsite with lithium chloride (LiCl) in solution, by ab initio calculations. The Cl− ion in the LDH precursor was exchanged for a series of anions, F−, Br−, OH−, I−, NO3 − , CO3 −2 and SO4 −2. The XRD, NMR and IR spectra were evaluated, also the charge density difference and projections density state were evaluated. The Gibbs energy and the enthalpy for the formation reactions of the [LiAl2(OH)6]Cl.nH2O were also calculated.
Keywords: HDL
Hidróxido duplo lamelar
Gibbsita
Lítio
DRX
IR
RMN
Cálculos ab initio
LDH
Layered double hydroxides
Gibbsite
Lithium
XRD
IR
NMR
Initio calculation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12172
Issue Date: 13-Sep-2019
Appears in Collections:Mestrado em Química (Dissertações)



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