Preparação de pós de WO₃ a partir de ácidos túngsticos e polioxotungstatos

Abstract

Neste trabalho procurou-se investigar a influência que os métodos químicos de preparação de WO₃ podem ter nas características morfológicas e estruturais dos sólidos que originam. Assim, escolheram-se alguns processos de síntese de trióxido de tungsténio que envolvem a preparação prévia de precursores, cuja decomposição térmica origina WO₃. Os precursores utilizados foram os ácidos túngsticos (WO₃.nH₂O, para n= 1/3, 1 e 2) e sais do ião paratungstato ([W₁₂O₄₂H₂]¹ᴼ־). A síntese de ácidos túngsticos usando condições diversas de concentrações de W(Vl) e de H⁺, temperatura e tempo de reacção, permitiu obter amostras com características morfológicas distintas. Utilizando estes compostos como precursores na preparação de WO₃, verificou-se que as características morfológicas deste material dependem significativamente das do pó precursor. A preparação de amostras de paratungstato em que se variou o catião levou à obtenção de pós com características morfológicas distintas. Foi feito o tratamento dos ácidos túngsticos em solventes orgânicos, nomeadamente acetona, etanol e etilenoglicol. Com este tipo de tratamento obtiveram-se alterações tanto nas características morfológicas dos pós precursores como no WO₃ preparado a partir destes. Verificou-se ainda que os ácidos túngsticos dissolvem em etilenoglicol à temperatura de ebulição, originando soluções fotossensíveis na presença de água. Utilizou-se um conjunto de técnicas complementares para a caracterização dos pós obtidos: microscopia electrónica por varrimento, espectroscopia de absorção no infravermelho, difracção de raios-X, análise térmica e calorimetria diferencial por varrimento. Explorou-se, em particular, a utilização dos perfis dos espectros de infravermelho como método de identificação de diferentes morfologias de pós.

The work described here is concerned with the influence which the chemical route used to prepare tungsten trioxide powders has on its morphological and structural characteristics. The WO₃ powders were prepared by thermal decomposition of tungstic acids (WO₃.nH₂O, n= 1/3, 1, 2) and paratungstates. These precursors were synthesized under a variety of conditions. Several different morphologies of WO₃.nH₂O powders were obtained by changing W(VI) and H⁺ concentrations, as well as temperature and aging time in the synthesis. The use of these powders as precursors in the preparation of WO₃ shows that the morphology of this material depend strongly on the precursors morphologies. Powders of paratungstates of different cations show different morphological characteristics. In the first part of the work, the purpose was to find out how the properties of the precursors and WO₃ could be modified by the chemistry of their synthesis. In the last part, the purpose was to investigate how the morphologies of tungstic acids and WO₃ could be modified by chemical treatment of the tungstic acids in organic solvents such as acetone, ethanol or ethylene glycol. In fact, changes in the morphological characteristics of the precursors were obtained after those treatments. The tungstic acids were solubilized in ethylene glycol at boiling temperature, the solutions thus obtained are photosensitive in the presence of water. Morphological characteristics were studied using electron microscopy, X-ray diffraction and vibrational spectroscopy. The powders were also characterized by thermal analysis. Particular attention was given to the use of patterns of infrared spectra to identify distinct powder morphologies.