Bacterial cellulose as a template for preparation of hydrotalcite-like compounds

Abstract

Bacterial cellulose (BC) was used as a template for preparation of Hydrotalcite-type compounds or layered double hydroxides (LDHs) by co-precipitation method, and submitted to three aging times. Isolated composites containing LDH supported on BC (BC-LDH) were calcined to remove the organic matrix. Mixed metal oxides formed after thermal decomposition underwent reconstruction reaction in Na2CO3 solution producing again hydrotalcite-like materials (RBC-LDH). To evaluate the influence of BC on the LDH formation, it was also analyzed LDH fractions not attached to the BC fibers and LDH synthesized in absence of the polymeric membrane. XRD pattern of BC-LDH composites show broadened peaks related to the organic semi-crystalline matrix, indicating a deep level of interaction between organic and inorganic phases. Interaction is also evidenced by changes in the composites thermal decomposition profiles compared to pristine polymer. SEM images revealed formation of submicrometrical round-shaped LDH particles after removal of membrane (RBC-LDH), differently from the plate-habit exhibited by pristine LDH. Aging plays a key role in growth of all LDHs samples, leading to the formation of larger inorganic particles as time is increased. RBC-LDH aging for three days shows significant improvement in the surface area (more than three times) if contrasted to LDH prepared in BC absence.

Celulose bacteriana (BC) foi utilizada nesse estudo como molde na preparação de compostos do tipo hidrotalcita ou hidróxidos duplos lamelares (LDHs) pelo método da co-precipitação e submetida a três tempos de envelhecimento distintos. Os compósitos isolados contendo LDH suportado na BC (BC-LDH) foram calcinados para remoção da matriz orgânica. Os óxidos metálicos mistos formados após a decomposição térmica sofreram reação de reconstrução na presença de uma solução de Na2CO3 para produzirem novamente materiais do tipo hidrotalcita (RBC-LDH). Para avaliar a influência da BC na formação do LDH, também foram analisadas as frações de LDH que não aderiram às fibras da BC e, também, o LDH sintetizado na ausência da membrana polimérica. Os difratogramas de raios X dos compósitos BC-LDH exibem picos alargados relacionados com a matriz orgânica semi-cristalina, indicando um grande nível de interação entre as fases orgânica e inorgânica. A interação também é evidenciada pelas mudanças nos perfis de decomposição dos compósitos com relação ao polímero prístino. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram a formação de partículas arredondadas submicrométricas de LDH após a remoção da membrana (RBC-LDH), diferentemente do hábito de rosetas exibido pelo LDH prístino. O envelhecimento é uma componente chave no processo de crescimento de todas as amostras de LDH produzidas, resultando na formação de partículas inorgânicas maiores à medida que o tempo aumenta. O compósito RBC-LDH envelhecido por três dias apresenta um aumento significativo na área superficial (mais do que três vezes) se comparado ao LDH preparado na ausência de BC.