Tecnicas_de_Caracterizacao-2013

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Métodos de 
Caracterização de 
Catalisadores 
 
 
 
 
 
Introdução a Catálise - 2013 
DRX 
Difração de Raios-X (DRX) 
 
DRX 
Para observar o fenômeno 
de interferência, a distância 
entre as fendas não pode ser 
muito maior que o 
comprimento de onda 
incidente. (ordem de 
grandeza próxima) 
Simplificadamente, a difração é 
um efeito que se explica pelas 
propriedades ondulatórias da 
luz. Assim, difração é uma 
interferência entre várias 
ondas 
SOUZA, A. A.; BITTENCOURT, M. A. A contribuição da difração dos raios-x para configuração molecular. Ensino e Pesquisa, v.1, n.5, 
p. 122-132, 2008. 
DRX 
Para difratar raios‐X, os 
materiais devem possuir 
uma estrutura ordenada 
ou que se repete 
(Estrutura Cristalina). 
 
Como os raios-X têm 
comprimento 
de onda comparável com a 
distância entre os planos dos 
cristais, possibilita a ocorrência 
da difração desses raios. 
Materiais cristalinos 
(rede cristalina) 
d = 5 – 15 Å 
Raios X 
λ ≈ 1 Å 
DRX 
• A difração de raios X ocorre 
segundo a Lei de Bragg, a qual 
estabelece a relação entre o 
ângulo de difração e a distância 
entre os planos que a originaram 
(característicos para cada fase 
cristalina) 
n = 2 d sen() 
)cos(
K
Dhkl 
Disponível em: www.eq.ufrj.br/docentes/donato_web/arquivos 
• Relaciona a largura a meia altura 
do pico de difração e o tamanho 
da partícula. 
• Raios-X para fins experimentais: 
DRX 
• A técnica de difração de raios-X mais freqüentemente 
usada é o método dos pós. 
 
• Nesta técnica, usa-se a amostra em pó, para que exista uma 
orientação aleatória de muitos cristais, assegurando assim 
que algumas das partículas estejam orientadas, em relação 
ao feixe de raios-X. 
DRX 
Disponível em: http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap5.pdf 
DRX 
Disponível em: http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap5.pdf 
DRX 
Philips X-Pert Pro, gerador de raios-x 
Shimadzu 
DRX 
Distâncias interplanares / Densidade de 
átomos 
Características específicas e únicas de cada 
substância cristalina 
Padrão de Difratométrico Específico 
DRX 
• ZSM-12 é uma zeólita da família pentasil, um tipo de 
zeólita sintética desenvolvida pela Móbil Company. 
 
• Essa classe foi a primeira a apresentar estruturas com 
anéis de cinco tetraedros com unidade básica de formação 
de suas redes cristalinas. 
 
• Potencial aplicação em processos da indústria do petróleo 
DRX 
DRX 
Comparação dos dados com a ficha 
padrão para esse tipo de material 
As duas reflexões observadas 
a 2θ = 7,55º e 2 θ = 8,95º são 
indicativos da zeólita ZSM-12. 
Contudo, entre os ângulos 12° e 
22,5°, constata-se a presença de 
picos não característicos da 
ZSM-12, mas sim da ZSM-5. 
Conclusão: o método sintético aplicado foi satisfatório para a produção da zeólita 
desejada. Porém, não na forma pura. Para isso, os autores sugerem otimizar as 
condições de síntese, bem como as fontes de Si e Al. 
Fisissorção de N2 / Ar 
Fisissorção de N2 / Ar 
 
Fisissorção de N2 / Ar 
Fisissorção Quimissorção 
Causada por forças de 
Van der Waals 
Forças eletrostáticas e 
covalentes 
Calor de adsorção: 
2-6 kcal/mol 
Calor de adsorção: 
10-200 kcal/mol 
Geral para qualquer espécie Específico e seletivo 
Lenta ou rápida; reversível Instantânea: reversível a ↑ T 
A camada adsorvida pode ser 
removida por aplicação de vácuo 
à temperatura de adsorção 
A camada adsorvida só é removida por 
aplicação de vácuo e aquecimento a 
temperatura acima da de adsorção 
TEIXEIRA, V. G.; COUTINHO, F. M. B.; GOMES, A. S. Principais métodos de Caracterização da Porosidade de 
Resinas à Base de DivinilBenzeno. Química Nova, v. 24, n.6, 808-818, 2001. 
Fisissorção de N2 / Ar 
Adsorbato 
Adsorvente Química 
 
Física 
Ar Kr N≡N 
IUPAC, 77K (-193°C) Monoesferas, raio pequeno 
Fisissorção de N2 / Ar 
• Outros tipos de adsorbatos possíveis 
KANEKO, K. Determination of Pore Size and pore size distribuction: 1. Adsorbents and catalysts. Journal 
of Membrane Science, v. 96, p. 59-89, 1994. 
Fisissorção de N2 / Ar 
Disponível em: http://www.quantachrome.com/pdf_brochures/07122_S.pdf 
Fisissorção de N2 / Ar 
1 
• Verificação do equipamento 
2 
• Retirada de impurezas da superfície 
• Desgaseificação a altas temperaturas 
3 
• Sistema de refrigeração 
• N2 líquido – 77K 
4 
• Adsorção do gás na amostra 
• Dessorção do gás na amostra 
Fisissorção de N2 / Ar 
• Isotermas de adsorção / dessorção 
Fisissorção de N2 / Ar 
MCM-41 Zeólita 13X 
Fisissorção de N2 / Ar 
nm 
 
50 
 
2,0 
 
0,6 
Mesoporosos 
Microporosos 
Macroporosos 
Ultra-microporosos 
Å 
 
500 
 
20 
 
6 
Fisissorção de N2 / Ar 
Poros tubulares 
 
Abertos/ramificados 
 
“boca de garrafa” 
Sílica-gel 
 
Catalisadores de 
craqueamento 
Capilares com 
abertura estreita 
 
Interstício entre 
placas 
 
Metais óxidos 
cristalinos 
Carbonos 
microporosos com 
mesoporos 
Fisissorção de N2 / Ar 
p/p0 
Multicamadas 
Equação BET 
Monocamada 
Langmuir 
V
o
lu
m
e 
d
e 
gá
s 
ad
so
rv
id
o
 
Vm 
Fisissorção de N2 / Ar 
y = a + b (x) 
y 
x 
Equação de Brauner-Emmett-Teller (BET), 1938 
Fisissorção de N2 / Ar 
 
 
 
 
 
• Sg = área superficial específica (m2 / g) 
• σ = área de cobertura de uma molécula (m2/molécula) 
 
 
• Ma = massa da amostra em gramas (g) 
• n = (6,02 x 1023 / 22,4) moléculas/cm
3 
N2 = 16,2 x 10
-20 m2 
Área superficial específica (m²/g) 
Adsorvente 
Área superficial 
específica (m²/g) 
Zeólita-H para processos de craqueamento 1000 
Carvao ativado 200-2000 
Sílica-gel 200-700 
Aluminossilicatos 200-500 
Al2O3 50-350 
Ni/Al2O3 (hidrogenação catalítica) 250 
Fe-Al2O3-K2O (NH3) 10 
V2O5 (oxidações parciais) 1 
Metais nobres/suporte 0-10 
Fios de Pt (oxidação do NH3) 0,01 
Fisissorção de N2 / Ar 
HAGEN, J. Industrial Catalysis: a practical approach. 2nd ed, Weinheim: Willey-VCH, 2006, 507p. 
• Emprego de líquido inerte 
 
 
 
 
 
• Método Hg-He 
Fisissorção de N2 / Ar 
Volume de poro (Vg) 
Amostra 
Liquido 
inerte 
Resfriamento 
Líquido decantado 
Secagem 
Pesagem 
 
Vb 
He Hg 
Vg = Vt – Vm 
• Com nitrogênio 
 
 
 
 
Volume específico de poro (mL/g) 
 
 
Condensação capilar 
 
 
 
 
 
Fisissorção de N2 / Ar 
Volume de poro (Vg) 
 
Ocorre condensação 
 
Volume de gás nesta razão é recalculado para o 
volume de nitrogênio líquido condensado 
dentro dos poros = volume do poro 
• Equação de Kelvin 
 
 
 
 
• V = volume molar do adsorbato (gás) 
• σ = tensão superficial do líquido 
• rm = raio de curvatura do menisco do líquido 
• θ = ângulo de contato entre o sólido e a fase condensada 
 
 
Fisissorção de N2 / Ar 
Distribuição de volumes de poro e diâmetro de poro 
 
Base para muitos 
métodos 
• Método BJH (Barrett, Joyner, Holenda), 1951. 
 
 
 
 
 
Fisissorção de N2 / Ar 
Distribuição de volumes de poro 
 
 
 
 
Esvaziamento 
progressivo dos 
poros 
 
 
Queda na 
pressão 
 
 
 
GARCIA, I. T. S. et al. Obtenção e Caracterização de Carbono Ativado a partir de Resíduos Provenientes de 
Bandas de Rodagem. Polímeros – Ciência e Tecnologia, v. 17, n. 4, p. 329-333, 2007. 
• Espessura de camada: Equação Harkins-Jura 
 
 
 
 
 
 
 
Fisissorção de N2 / Ar 
Espessurae diâmetro de poro 
 
Raio de poro 
TEIXEIRA, V. G.; COUTINHO, F. M. B.; GOMES, A. S. Principais métodos de Caracterização da Porosidade de 
Resinas à Base de DivinilBenzeno. Química Nova, v. 24, n.6, 808-818, 2001. 
• Aplicações 
 
 
 
 
 
 
• Outros métodos 
Fisissorção de N2 / Ar 
Propriedade MCM-41 Al-MCM-41 
Área específica (m²/g) 1087 1304 
Diâmetro de poro (nm) 3,208 3,214 
Volume de poro (cm³/g) 0,255 0,311 
Espessura (nm) 1,738 1,533 
Porosimetria por 
mercúrio 
Gravimetria 
Dinâmico 
(HPLC) 
DA SILVA, M. L. P. Síntese e caracterização de peneiras moleculares mesoporosas do tipo MCM-41 e Al-
MCM-41 a partir de fontes alternativas de sílica e de alumínio. Dissertação de Doutorado em Ciência e 
Engenharia de Materiais, Natal (RN), 2009. 
MEV 
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 
 
MEV 
• O que pode informar? 
- Composição; 
 
- Topografia; 
 
- Potencial eletrostático; 
 
- Campo magnético local; 
 
- E outras propriedades da 
amostra. 
MALISKA, A. M. Apostila [online] de Microscopia Eletrônica de Varredura (UFSC) 
www.youtube.com/watch?v=WMqv60_uxtE 
Microscopia eletrônica de varredura : aplicações e preparação de amostras : materiais poliméricos, metálicos e semicondutores [recurso 
eletrônico] / Berenice Anina Dedavid, Carmem Isse Gomes, Giovanna Machado. – Porto Alegre : EDIPUCRS, 2007. 
MEV 
• Como funciona? 
 
Zoom: 120, 180, 450, 1500, 2700 vezes 
Capta e medi diversas radiações 
provenientes das interações 
elétron-amostra 
 
Aumento máximo entre: 
 
 MO - microscópio ótico 
 MET - Microscópio Eletrônico 
de Transmissão 
 
Vantagens frente as outras 
técnicas: 
 
 MO – Alta resolução 
 MET – Preparo da amostra 
www.youtube.com/watch?v=qZcQw_nMQvI 
MEV 
• Componentes 
www.biomaterial.com.br/capitulo7part01.pdf 
www.degeo.ufop.br/laboratorios/microlab/mev.htm 
MEV 
• Componentes 
 
 Câmera do canhão – Função: Produção dos elétrons e a sua aceleração para o 
interior da coluna 
 
 - Fonte de elétrons, cilindro de Wehnelt e anodo 
www.biomaterial.com.br/capitulo7part01.pdf 
www.youtube.com/watch?v=554_r0tJYCo 
MEV 
• Componentes 
 
 Lentes – Função: Reduzir e melhorar o diâmetro do feixe primário (ponto de 
entrecruzamento) 
 -> Condensadoras : Acertar o alvo e diminuir a imagem do ponto de entrecruzamento 
 -> Objetiva : Reduzir aberrações esféricas (distância focal) 
 I 
 
 B 
 
Resolução 
• Varredura do feixe de elétrons 
 
 Um par de bobinas eletromagnéticas dentro 
da objetiva é responsável pela mudança de 
direção do feixe, na direção x e y. 
 
 O aumento da imagem pode variar, somente 
variando a área varrida. 
 
 O aumento da imagem (Zoom) é proporcional 
a região varrida e a deflexão do feixe. (Maior o 
aumento, menor a região varrida e menor a 
deflexão) . 
 
• Variações no diâmetro (as correntes nas 
lentes condensadoras, o material da amostra e 
a voltagem aplicada) 
 
 Grande: uma sobreposição das linhas 
varridas e o resultado é uma imagem fora de 
foco. 
 
 Pequeno: Redução do nº de elétrons no feixe 
e que irão interagir com a amostra. 
(precisando ser amplificado, ocasionando 
aumento de ruído eletrônico); 
MEV 
MEV 
Formação, processamento e interpretação da imagem 
 
• Interações elétrons-amostra 
 
MEV 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários 
 O elétron do feixe eletrônico ao 
atingir a superfície da amostra irá 
interagir com os átomos da 
amostra. 
 
 Na presença do potencial atômico 
e nuclear da amostra o elétron 
sofrerá uma variação em sua 
velocidade (direção/módulo). 
 
MEV 
• Interações elétrons-amostra 
 
 Elásticas – Mudança na 
trajetória, sem variação da 
energia cinética. (elétron – 
núcleo) 
 
 Inelásticas – (Espalhamento) 
– Transferência de energia entre 
os elétrons do feixe para os 
átomos da amostra (elétron – 
elétron). – Responsável pela 
redução de velocidade. 
- Excitados – pouco energéticos 
 
- Liberados – próximos a 
superfície com energia 
suficiente para ultrapassar a 
barreira superficial 
 
• Interações elétrons-amostra – Profundidade de penetração 
 
 Composição do material 
 A energia inicial do feixe de elétrons primários 
 
 A forma do volume de interação – estrutura interna do material 
– Material com estrutura cristalina – passagem dos elétrons por canais preferenciais. 
(Se a direção destes canais for a mesma dos elétrons primários, haverá um aumento na 
profundidade de penetração). 
 
MEV 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários • Origem dos sinais 
 
MEV 
 Elétrons secundários (ES), 
produção através da ionização, com 
uma energia média de 2 a 5 eV. 
 
 Elétrons retroespalhados (ERE), 
formados através de uma única 
colisão. 
 
 Elétrons Auger, provém de uma das 
maneiras do átomo perder o excesso 
de energia, transferência para um 
elétron de outra camada. Energia 
característica do material, máxima 
2keV. 
• Origem dos sinais 
 
MEV 
 Raio X Característicos, outra 
maneira que o átomo utiliza para 
liberar o excesso de energia. (salto de 
camadas) – produzidos em qualquer 
região – Energia suficiente para 
remoção de e- de uma camada 
interna de outro átomo. 
 
 Fluorescentes – Captura do raio X e 
emissão de outro raio x normalmente 
de menor energia. 
 
 Contínuos – radiação de 
desaceleração do e- através da colisão 
entre e- - núcleo, resultado da 
emissão de raios X 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários 
 Luminescência catódica, liberação 
da energia através de fótons, forma de 
LUZ – Depende da estrutura e 
concentração de dopantes. 
MEV 
Imagem por elétrons 
 
• Imagem por elétrons 
 
MEV 
 Desequilíbrio do fluxo de elétrons 
 
Os elétrons secundários e retroespalhados estão 
relacionados com primários, porém a soma daqueles 
pode ter uma diferença com o número deste, havendo a 
necessidade de uma corrente de compensação (Corrente 
de amostra iCA). 
 
 
 iCA -> 0 
 Fluxo de cargas 
 Acúmulo de cargas com efeito negativo sobre a imagem da 
amostra. 
 
 Deposição de um metal sobre a superfície da 
amostra. 
 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 Secundários 
 
 
 Definidos somente 
com base na sua 
energia cinética. 
 
 Emitidos da amostra 
com energia inferior 
a 50 eV. 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 
Produndidade : 
 
 1 nm – metais 
 
 10 nm – materiais isolantes 
 Secundários 
Relação : 
 
O coeficiente de emissão dos ES 
 
Composição da amostra 
 
Energia dos Ep 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 
 Secundários 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 Cintilador 
 Tubo de luz 
 Fotomultiplicadora 
 
o Isolado elétricamente 
o Grade com potencial 
DETECTOR DE ES 
-> Cascata de elétrons 
 
-> Sinal amplificado até 108 vezes 
(pouco ruído) 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 Cintilador 
 Tubo de luz 
 Fotomultiplicadora 
 
o Isolado elétricamente 
o Grade com potencial 
 
DETECTOR DE ES 
-> Variação de polarização 
 -> Máx. +300 eV (ES) 
 -> - 200 V (ERE) 
Imagem de baixo contraste 
-> Sinal fraco. 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
Mecanismo por 
contraste de voltagem 
 
 Regiões na amostra com diferentes potenciais 
 Positivo -> Redução na força de atração -> Imagem mais escura que regiões com 
potencial zero 
 Negativo -> Atração pelo potencial da grade -> Imagem mais clara Regiões não condutoras -> acúmulo de cargas negativas 
 
Problema: Carregamento de cargas na amostra -> Alteração na imagem 
Prevenção: Deposito de uma fina camada de material condutor (Au, Pd, C) 
DETECTOR DE ES 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 Retroespalhados 
 
 São emitidos com energia 
acima de 50eV até 
próximos aos Ep (sinal). 
 
 Os de alta energia, não 
possuem muitas 
informações de 
profundidade. 
 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 Detector de cintilador 
 Um tela fluorescente, um tubo 
de luz e uma 
fotomultiplicadora. 
 Detector de estado sólido 
 Uma junção P-N que fica entre 
a lente final e a amostra, 
portanto na posição da 
trajetória dos ERE para 
aumentar a eficiência da coleta 
DETECTORES DE ERE 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
Relação : 
 
 Coeficiente de emissão dos ERE 
 
 Composição da amostra 
 
 
 Retroespalhados 
Diferentes composição 
Topografia 
 Ângulo de incidência do 
feixe de elétrons primários 
com a superfície da 
amostra. 
Número atômico 
 
Volume de interação 
 
Resolução 
MEV 
• Imagem por elétrons 
 
 
 
 Retroespalhados 
• Origem dos sinais 
 
MEV 
 Raio X Característicos, outra 
maneira que o átomo utiliza para 
liberar o excesso de energia. (salto de 
camadas) – produzidos em qualquer 
região – Energia suficiente para 
remoção de e- de uma camada 
interna de outro átomo. 
 
 Fluorescentes – Captura do raio X e 
emissão de outro raio x normalmente 
de menor energia. 
 
 Contínuos – radiação de 
desaceleração do e- através da colisão 
entre e- - núcleo, resultado da 
emissão de raios X 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários 
 Luminescência catódica, liberação 
da energia através de fótons, forma de 
LUZ – Depende da estrutura e 
concentração de dopantes. 
MEV 
• Microanálise 
 
 Composição de regiões com até 1 μm de diâmetro. 
 Técnica não destrutiva 
 Determina de 1 até 2% dos elementos na amostra. 
 
Detecção 
 Energia (EDS) 
 
 
 
 Comprimento de onda (WDS) 
 
(QUALI) 
(QUANTI) 
Vantagem: Rapidez 
Desvantagem: Menor resolução 
Resultados quantitativos precisos 
MEV 
• Microanálise 
 
• Sinais e informações do espectro 
 
 
 
 
 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários 
 
 
 
 Radiação Contínua 
 - Raios X contínuos 
 - Informação: a intensidade do 
background 
 
 Radiação Característica 
Intensidade = Z/i ep 
MEV 
• Microanálise 
 
• Sinais e informações do espectro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Radiação Característica 
 - Elétrons Auger e Raios X 
característicos. 
 
 
Elétrons retroespalhados 
Elétrons secundários 
Diferença de sinal está na profundidade 
 
Elétrons podem sofrer espalhamento inelástico, 
informações mais superficiais 
MEV 
• Microanálise 
 
 Energia (EDS) - detecta os raios-X e converter sua energia em cargas 
elétricas 
 Ordem de energia 
(Baixo Z -> Elevado Z) 
 
 
 
 
 
 
DETECTOR E INFORMAÇÕES DO ESPECTRO 
MEV 
SILVA, R. A.; VIANA, M. M.; MOHALLEM, N. D. S. Caracterização textural, morfológica e estrutural de catalisadores automotivos novos e usados. Cerâmica, v.55, p. 
170-176, 2009. 
• Aplicações da técnicas 
 
 Caracterização textural, morfológica e estrutural de catalisadores 
automotivos novos e usados 
• São formados por metais : platina, paládio, ródio e molibdênio, suportados em 
filme de alumina depositados em cordierita (material cerâmico poroso). 
 
 
 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Caracterização textural, morfológica e estrutural de catalisadores 
automotivos novos e usados 
 
 
 
 
 Imagem de um catalisador novo obtida 
por elétrons retroespalhados. É possível 
observar a textura porosa do filme de 
alumina 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Caracterização textural, morfológica e estrutural de catalisadores 
automotivos novos e usados 
 
 
 
 
1 - cordierita; 2 - impureza da cordierita; 
3- filme de alumina; 4 – metais e óxidos 
ativos 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Caracterização textural, morfológica e estrutural de catalisadores 
automotivos novos e usados 
 
 
 
 
Micrografia MEV de um catalisador usado, evidenciando a obstrução das estruturas das colméias 
MEV 
RODRIGUES, C. P. Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e cobalto. Tese de Doutorado, UFRJ, Rio de Janeiro: 2009. 
• Aplicações da técnicas 
 
 Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e 
cobalto 
 
• Estudo da oxidação parcial do etanol, utilizando uma estrutura cerâmica, que 
foi recoberta pelos sistemas CuO/γ-Al2O3 e Co3O4/γ-Al2O3. 
 
 
 
 Objetivo : obter informações sobre 
a deposição das partículas do 
suporte óxido e da fase ativa sobre 
a superfície do monolito de 
corderita. 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e 
cobalto 
 
 
 
 
γ-Al2O3 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e 
cobalto 
 
 
 
 
γ-Al2O3 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e 
cobalto 
 
 
 
 
 n 
CuO/γ-Al2O3 
x200 
1k 
MEV 
• Aplicações da técnicas 
 
 Oxidação parcial do etanol em monolito com catalisadores de cobre e 
cobalto 
 
 
 
 
CuO/γ-Al2O3 
MET 
Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) 
 
MET 
Histórico 
 
O conhecimento detalhado da microestrutura dos materiais permite o entendimento 
e, em muitos casos, até a previsão das propriedades e do comportamento dos 
mesmos. Esse conhecimento sempre dependeu da disponibilidade e do 
aperfeiçoamento de técnicas experimentais. 
 
Em 1932, na Alemanha, Knoll e Ruska foram os primeiros pesquisadores a 
desenvolverem o primeiro microscópio eletrônico, com base no experimento de 
Bush (1926) que provou que era possível focalizar um feixe de elétrons utilizando 
uma lente eletromagnética circular. Em 1939, na Alemanha, a Siemens Corporation 
construiu o primeiro modelo comercial do MET . 
 
A primeira aplicação da microscopia eletrônica de transmissão no estudo dos 
materiais foi a observação de defeitos cristalinos não observáveis por microscopia 
óptica ou por microscopia eletrônica de varredura, tais como discordâncias e 
defeitos de empilhamento. 
 
PADILHA, A. F. Apostila [online] de Microscopia Eletrônica de Transmissão. 
MET 
O Microscópio Eletrônico de Transmissão 
 
Tal equipamento consiste de um feixe de elétrons e um conjunto de lentes 
eletromagnéticas, que controlam o feixe, encerrados em uma coluna evacuada 
com uma pressão cerca de 10-5 mm Hg. A figura abaixo mostra um exemplo de 
um modelo de MET. 
 
 
 Microscópio eletrônico de transmissão 
modelo EM 208S da Philips 
MET 
O Microscópio Eletrônico de Transmissão 
 
Aspectos técnicos gerais 
 
• A parte mais importante do equipamento é a coluna. 
 
• É na coluna que o feixe de elétrons é gerado pelo canhão eletrônico, 
dirigido para atravessar a amostra e depois ampliado para formar a 
imagem pelas lentes eletromagnéticas. 
 
• Todo o instrumento opera em alto vácuo, ~ 10-7 Torr (1,3 x 10-5 Pa). 
 
• Completa o equipamento um gerador de alta voltagem e os sistemas de controle 
de corrente das diversas lentes eletromagnéticas. 
 
MET 
 
 
Breve descrição 
do equipamento 
 
Microscópio Eletrônico de Transmissão 
esquemático.MET 
Princípios de funcionamento 
 
 
 
• O MET possui sistemas de iluminação e vácuo que produzem feixes de 
elétrons de alta energia (energia cinética), que ao incidir sobre uma amostra de 
tecido ultrafina (na espessura de nanômetro), fornece imagens planas, 
imensamente ampliadas, possuindo a capacidade de aumento útil de até um 
milhão de vezes. 
 
• O sistema de vácuo remove o ar e outras moléculas de gás da coluna do 
microscópio, evitando assim que ocorra erosão do filamento, o que favorece a 
formação de uma imagem com excelente qualidade e contraste. 
 
• A imagem é projetada em um anteparo fluorescente, que poderá ser 
redirecionada para uma chapa fotográfica para registro, ou então a imagem 
pode ser captada para um sistema computadorizado de captação de imagens. 
 
TOSIN, G. Apostila [online] de Microscopia Eletrônica de Transmissão (Unicamp, 2000). 
MET 
Características observadas no 
funcionamento 
 
• Geração de elétrons 
 
Dois são os processos empregados usualmente para a 
geração de elétrons: fonte termo iônica e fonte de 
emissão por efeito de campo. 
 
Por serem de menor custo e de maior estabilidade, as 
fontes termo iônicas são as mais utilizadas em MET. 
MET 
Características observadas 
no funcionamento 
 
• Fontes termo iônicas 
 
 Uma alta tensão é aplicada entre o filamento e o 
ânodo, e trabalhada pelo Wehnelt (lente 
eletrostática). Este atua focalizando elétrons em 
um “crossover” com diâmetro d0 e um ângulo de 
convergência/divergência α0 . 
 
Esta diferença de potencial entre o filamento e o 
ânodo é o que define a energia do feixe de 
elétrons que incidirá sobre a amostra. 
Diagrama esquemático de uma fonte termo iônica 
MET 
Características observadas no 
funcionamento 
 
• Arranjos de lentes em um MET 
 
As lentes controlam todas as funções operacionais básicas do 
instrumento. 
 
O conjunto de lentes localizado antes da amostra tem por função 
iluminá-la com um feixe de elétrons paralelos (ou quase 
paralelos). O conjunto de lentes posterior à amostra captura a 
imagem e a aumenta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Em MET a imagem observada é a projeção de uma determinada espessura do material, 
podendo haver assim então uma diferença com relação ao observado numa superfície. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Nesta figura observa-se a projeção de uma lâmina fina conforme observada no MET. 
Observa-se que ocorre uma projeção das linhas, áreas e volumes de interesse, podendo 
ocorrer superposição. 
 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Espalhamento e difração 
 
As primeiras amostras analisadas em MET eram amorfas em sua estrutura, isso porque os 
processos para sua preparação eram limitados, assim as imagens formadas baseavam-se na 
teoria de espalhamento clássico (Rutherford): 
 
A teoria indica que uma amostra é composta por partículas (centros de espalhamento) 
mais densas que o feixe de elétrons, logo na posição destas partículas ocorrem os 
maiores espalhamentos. 
 
Se após a amostra iluminada, houver um anteparo no qual seja projetado o feixe que a 
atravessa, a imagem formada será um “contraste” de regiões claras e escuras, onde as 
regiões claras são aquelas onde utiliza-se os elétrons transmitidos para se fazer a 
imagem e nas regiões escuras utiliza-se os elétrons difratados. 
 
Em MET este contraste tem diversas origens, tais como diferença de espessura, diferença de 
densidade, difração entre outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Espalhamento e difração 
 
A difração de elétrons é o mais importante fenômeno de espalhamento em MET. 
 
Usualmente é utilizada a lei de Bragg para descrever a difração e refere-se a seguinte 
equação: 
 
n  = 2 d sen B 
 
Ela foi derivada pelos físicos ingleses Sir W.H. Bragg e seu filho Sir W.L. Bragg, em 
1913, para explicar porque as faces clivadas de cristais refletem feixes de raios-X a 
certos ângulos de incidência (teta,  ). A variável d é a distância entre camadas atômicas 
em um cristal, a variável lambda  é o comprimento de onda do feixe de raios-X 
incidente e o n é um inteiro. 
 
O ângulo B é denominado ângulo de Bragg e é o mais importante ângulo de 
espalhamento em MET, pois através dele é possível extrair as informações 
cristalográficas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Espalhamento e difração 
 
Através da posição dos padrões de difração é possível determinar o tamanho e a forma da célula 
unitária, bem como o espaçamento entre os planos cristalinos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura que representa a difração de elétrons do ferro alfa, comas manchas ou pontos ("spots") já 
indexadas (spots já identificados e analisados). 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Considerando sólidos amorfos e sólidos cristalinos, observa-se na figura 
abaixo a interação do feixe de elétrons incidentes: 
 
 
 
 
 
 
 Amostra amorfa (ocorrência de espalhamento) Amostra Cristalina (ocorrência de difração) 
 
• Como observado no sólido amorfo ocorre espalhamento dos elétrons, o qual é causado 
pela interação do elétron incidente com o núcleo dos átomos da amostra. Quanto mais 
espessa a amostra, mais denso o material e quanto maior o número atômico, maior será 
a intensidade do espalhamento, logo teremos imagens com melhor contraste. 
 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
 
Nesta figura observa-se a origem do 
contraste em sólidos amorfos com variação 
de densidade. 
 
 A região B é mais densa que a região A. 
 
 Assim tal região espalha mais intensamente 
os elétrons, e estes serão, em maior número 
retidos pela abertura do que aqueles da 
região A. 
MET 
A formação de imagens no MET 
 
• Nos sólidos cristalinos a transparência a elétrons depende das condições de difração. Quando 
um feixe de elétrons passa por uma lâmina de material cristalino, somente aqueles planos 
quase paralelos ao feixe incidente contribuem para a figura de difração. 
 
Formação de imagem de 
material cristalino em MET. 
MET 
Preparação de amostras em MET 
 
Existem diversas maneiras de preparar as amostras e o método escolhido depende do tipo de 
material e da informação que se deseja obter. A única regra geral que existe entre os processos, 
com algumas exceções, é que, quanto mais fina a amostra, melhor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nesta tabela observa-se os valores de espessura máxima transmissível a elétrons acelerados com 
uma tensão de 100 kV para os elementos acima. 
MET 
Comparativo de tipos de microscopia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta tabela mostra algumas características dos principais tipos de microscopia. 
MET 
Exemplos de imagens 
 
Diatomácea 
Célula Nervosa 
Difração de ouro 
GALLETI , Silvia. Introdução a Microscopia Eletrônica. Biológico, São Paulo, v.65, n.1/2, p.33-35, 2003 
MET 
Exemplo de Caracterização de 
catalisadores usando MET 
 
MET 
Exemplo de Caracterização de 
catalisadores usando MET 
 
Temos como exemplo este trabalho que mostra a caracterização física e eletroquímica 
mediante DRX (Difratometria de raios X), MET, VC (Voltametria Cíclica) e CP 
(Curvas de polarização) dos catalisadores de Pt/C preparados por diferentes métodos. 
 
Foi feita a caracterização física dos catalisadores de Pt/C por MET, com objetivo de 
avaliar a morfologia da superfíciedos materiais, determinar o diâmetro médio e estimar 
a distribuição do tamanho das partículas de Pt sobre o suporte do carbono. 
 
Os resultados obtidos no trabalho em questão, mostraram que a atividade catalítica está 
relacionada com a morfologia e o diâmetro médio das partículas de Pt sobre este 
suporte. 
 
 
MET 
 Exemplo de Caracterização de catalisadores usando MET 
• Micrografias obtidas através de MET neste trabalho 
As micrografias obtidas mostram 
que os catalisadores de Pt/C 
preparados pelos MAF (método do 
ácido fórmico) e MW (método 
watanabe) apresentam distribuição 
uniforme e homogênea em quase 
todas as regiões analisadas, como 
indica a Figura ao lado. 
 
Já os materiais preparados pelo MS 
(método Shukla) mostram regiões 
com poucas partículas de Pt sobre o 
suporte de carbono. 
* Como padrão de comparação foi utilizado o catalisador Pt/C comercial (E-TEK) 
MET 
 Exemplo de Caracterização de catalisadores usando MET 
• Micrografias obtidas através de MET neste trabalho 
Os materiais preparados pelo MB 
(método borohidreto) apresentam 
algumas regiões com partículas de 
Pt no suporte de carbono, como é 
ilustrado na Figura ao lado (MB I), e 
outras com excesso de partículas 
(MB II). 
 
Verificou-se que o MB é o método 
que apresentou uma distribuição do 
tamanho das partículas mais 
próxima do material comercial E-
TEK (Valores entre 2 e 3 nm de 
diâmetro). 
MET 
Comparativo entre MET e MEV 
 
O MEV produz imagens de alta resolução da superfície de uma amostra. Enquanto 
que o MET fornece imagens planas, imensamente ampliadas, possuindo capacidade 
de aumento útil de até um milhão. 
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