Síntese e caracterização de nanocatalisadores óxidos a base de manganês e cobalto para a decomposição do monopropelente verde H2O2

Abstract

Nanocatalisadores a base de óxidos mistos de cobalto e manganês apresentando-se em estrutura do tipo espinélio foram sintetizados via método autocombustão com variações estequiométricas sendo elas: CoMn2O4 (1Co:2Mn), Co1.5Mn1.5O4 (1Co:1Mn) e MnCo2O4 (2Co:1Mn), empregando-se a ureia como combustível/ agente redutor para decomposição do monopropelente verde (combustível), peróxido de hidrogênio (H2O2). Tal trabalho se baseia em dois principais objetos de estudo, sendo estes os efeitos dos parâmetros de composição química da síntese, estrutura e morfologia dos materiais resultantes e a relação entre esses parâmetros frente a atividade catalítica de decomposição do H2O2, bem como o estudo dos efeitos de calcinação sobre uma das amostras. Para avaliar tais parâmetros, os óxidos foram submetidos a caracterizações por DRX, FTIR, TG e MEV/ EDS. Quanto a atividade catalítica, foram realizados o teste de gota (Drop test) e a aferição do volume de gás gerado a partir de um sistema em bancada. A síntese ocorreu como esperado obtendo os óxidos em espinélio nanocristalinos, a deficiência e o incremento de cerca de 15% da ureia com base na variação estequiométrica que obteve melhor resultado não se mostraram tão eficientes quanto as demais, reduzindo/ aumentando o tempo de ignição da reação e menor atividade catalítica de decomposição. O maior teor de cobalto nos catalisadores promoveu simetria cúbica dos espinélios, com redução de fases secundárias, por outro lado, um maior teor de manganês promoveu oxidação do composto resultando em um pequeno aumento de massa. Os catalisadores 1Co:1Mn e 2Co:1Mn apresentaram maior eficiência de decomposição, sendo que o 2Co:1Mn obteve maior quantidade de gás gerado e assim melhor resultado. A nível de estudo, essa amostra (2Co:1Mn) foi submetida ao processo de calcinação em três diferentes temperaturas,

sendo elas 600oC, 700oC e 800oC, a fim de se obter um material mais cristalino. Notou- se que o aumento da temperatura resulta em uma única fase em espinélio nas

amostras, bem como a ocorrência do processo de sinterização seguido por uma redução de atividade catalítica de decomposição do monopropelente. A síntese destes nanocatalisadores permite sua aplicação em sistemas propulsivos principalmente em satélites de pequeno porte, podendo assim reduzir a carga útil presente nos mesmos.