Elaboração e caracterização de nanopartículas de ferritas do tipo core-shell Zn0,5Co0,25Cu0,25Fe2O4@?-Fe2O3

Abstract

O estudo das dispersões de nanopartículas magnéticas ou fluidos magnéticos (FMs) possui diversas vertentes, sendo uma delas, a elaboração de FMs, que tem a finalidade de torná-los mais eficientes e versáteis, além de buscar composições químicas diferentes, buscando encontrar novas ou ampliadas propriedades físico-químicas e magnéticas, visando às aplicações. Partindo deste contexto, foram elaboradas, pelo método da coprecipitação hidrotérmica em meio alcalino, ferritas mistas de nanopartículas magnéticas core-shell com core composto de cobalto, cobre e zinco na proporção de 25%, 25% e 50%, respectivamente. A composição química foi avaliada por técnicas de espectroscopia de raios X por Dispersão de Energia (EDX) e por Espectrometria de Absorção Atômica em Chama (FAAS) sugerindo uma estequiometria Zn0,55Co0,26Cu0,19Fe2O4@γ-Fe2O3 para o ferrofluido final. A estrutura e a morfologia das nanopartículas foram investigadas por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), respectivamente. Confirmou-se a estrutura cristalina cúbica do tipo espinélio, e a formação de nanopartículas com diâmetros médios (D ) de 8,28 nm, e

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um índice de polidispersão médio (S) de 0,18. Como perspectiva de aplicação para os nanomateriais investigou-se algumas de suas propriedades magnéticas. Foram realizadas medidas magnéticas para uma alíquota da amostra de ferrofluido correspondente ao material obtido após a peptização. Dentre as medidas realizadas estão medidas a temperatura ambiente (300 K) para caracterização do estado superparamagnético, medidas de histerese a baixa temperatura para a caracterização do estado bloqueado e ainda medidas do tipo ZFC-FC para a caracterização dos limites de transição entre os estado bloqueado e os estado superparamagnético das nanoestruturas. O diâmetro das nanopartículas calculado a partir da medida de magnetização em 300 K, aplicada ao modelo de Langevin, foi de 8,87 nm e apresenta uma aproximação com os diâmetros médios calculados por outras técnicas de análise, como (TEM) 8,86 nm e (DRX) 8,28 nm. Além disso, a polidispersão obtida por magnetização 0,37 é consideravelmente superior à polidispersão obtida por (TEM) de 0,18, sendo esta última, uma técnica muito afetada pela perícia do observador e qualidade das micrografias na metodologia aplicada. Assim, os dados obtidos e apresentados no trabalho evidenciam a elaboração de nanopartículas magnéticas de interesse pelo método de síntese escolhido. Verificou-se, também, que em baixa temperatura (5K), a amostra W1 apresenta maior magnetização de saturação (M ) de 455 kA/m, enquanto em temperatura ambiente a

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magnetização de saturação (M ) cai para 250 kA/m e estes resultados, em comparação com a

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literatura, apontam para uma amostra com altas taxas de redução da magnetização com o aumento da temperatura, sugerindo um acoplamento de troca mais fraco na amostra devido ao seu menor teor de cobalto.