Elaboração e caracterização de nanopartículas magnéticas do tipo core-shell Co0,50Cu0,25Zn0,25Fe2O4@ γ-Fe2O3

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018.Nanopartículas magnéticas são alvo de estudo da comunidade científica a mais de 60 anos. Esses nanomateriais possuem grande potencial tecnológico de atuação em diversas áreas como, por exemplo, eletroeletrônicos, energéticos, biológicos e medicinais. Partindo deste contexto de aplicações, elaboramos ferritas mistas de nanopartículas magnéticas core-shell com core composto de cobalto, cobre e zinco na proporção de 50%, 25% e 25%, respectivamente. Esses materiais foram obtidos através de reações de síntese pelo método de Coprecipitação Hidrotérmica. A caracterização química realizada por Espectroscopia de Raio X por Dispersão em Energia (EDX) e por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama (FAAS) sugeriu a estequiometria Co0,52Cu0,24Zn0,24Fe2,01O4@Fe2O3 com fração molar do core igual 0,33. A caracterização estrutural das nanopartículas por Difratometria de Raios X (XRD) remeteu a um diâmetro médio, calculado pela equação Scherrer, na etapa de coprecipitação igual a 10,02 nm e 9,2 nm para a etapa final de peptização. O parâmetro de malha, investigado pela lei de Vegard, apresentou valores de 8,393 Å para o core e 8,376 Å para o shell indicando boa concordância com os valores bulk. A análise por microscopia eletrônica de transmissão (MET) apresenta nanopartículas aproximadamente esféricas com excentricidade aproximadamente 0,88. Os histogramas obtidos em cada uma das etapas (coprecipitação, acidificação e ferrofluido) apresentam tamanhos d0 iguais a 10,02 nm, 8,51 nm e 8,88 nm, respectivamente. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão em alta resolução (HRTEM) evidenciam os planos [311] e [220]. Em suma, os dados apresentados acima ratificam a fabricação de materiais magnéticos com a composição química de interesse pelo método de síntese proposto.Magnetic nanoparticles have been studied by the scientific community for more than 60 years. These nanomaterials have great technological potential of acting in several areas such as, for example, electro-electronics, energy, biological and medical. From this context of applications, we prepared mixed core-shell magnetic nanoparticles with core composed of cobalt, copper and zinc in the proportion of 50%, 25% and 25%, respectively. These materials were obtained through synthesis reactions by the Hydrothermal Coprecipitation method. The chemical characterization by X-ray Spectroscopy by Energy Dispersion (EDX) and Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS) suggested the stoichiometry Co0,52Cu0,24Zn0,24Fe2,01O4@γFe2O3 with a core molar fraction of 0.33 . The structural characterization of the nanoparticles by X-ray diffraction (XRD) referred to a mean diameter, calculated by the Scherrer equation, in the step of coprecipitation equal to 10.02 nm and 9.2 nm for the final step of peptization. The mesh parameter, investigated by Vegard's law, presented values of 8,393 Å for core and 8,376 Å for shell indicating good agreement with bulk values. Transmission electron microscopy (MET) analysis shows approximately spherical nanoparticles with an eccentricity of approximately 0.88. The histograms obtained in each of the steps (coprecipitation, acidification and ferrofluid) have sizes d0 equal to 10.02 nm, 8.51 nm and 8.88 nm, respectively. The high resolution transmission electron microscopy images (HRTEM) show the plans [311] and [220]. In summary, the data presented above ratify the manufacture of magnetic materials with the chemical composition of interest by the proposed synthetic method