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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/43847
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Title: Estudo da influência da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos aquosos à base de nanopartículas core@shell, utilizando espalhamento de luz dinâmico e zetametria
Authors: Muniz, Ruth Pinheiro
Orientador(es):: Campos, Alex Fabiano Cortez
Assunto:: Estabilidade coloidal
Nanopartículas magnéticas
Potencial zeta
Carga superficial
Ferritas de cobalto
Issue Date: 31-May-2022
Citation: MUNIZ, Ruth Pinheiro. Estudo da influência da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos aquosos à base de nanopartículas core@shell, utilizando espalhamento de luz dinâmico e zetametria. 2022. 92 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Abstract: Nanocoloides magnéticos ou ferrofluidos são dispersões ultraestáveis de nanopartículas magnéticas (NP’s) em líquido carreador específico. Essa classe de materiais ganhou visibilidade por seu alto potencial de aplicabilidade. Atualmente, NP’s carregadas têm sido utilizadas para aumentar eficiência de dispositivos de conversão de energia de pequeno porte, por exemplo. Neste sentido, o presente trabalho buscou investigar os efeitos da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos aquosos, como base para possíveis aplicações tecnológicas em dispositivos termoelétricos. Para isso, foram elaboradas amostras de ferrofluidos à base de NP’s core@shell do tipo CoFe2O4@-Fe2O3, via copreciptação hidrotérmica, sendo uma estabilizada em meio ácido (R2D2) e outra em meio fracamente alcalino após processo de citratação (R2D2Cit). As amostras foram caracterizadas em termos de estrutura, morfologia e composição por meio das técnicas de DRX, MET e EAA. O comportamento magnético foi investigado por magnetometria SQUID. O estudo do efeito da temperatura no comportamento coloidal, na faixa de 25 a 60°C, foi realizado via Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS) e potencial zeta (ζ), investigando-se os efeitos de força iônica, natureza do co-íon (Na+ e TMA+ ) e pH. Os diâmetros hidrodinâmicos obtidos revelaram que todas as amostras são compostas de agregados de NP’s. O aumento da força iônica ocasionou em geral um aumento do tamanho dos agregados, enquanto a temperatura não impactou significativamente. A amostra R2D2 com co-íon TMA+ mostrou-se mais estável nas condições do estudo. Foi verificada para todas as amostras uma redução do ζ com a temperatura, comportamento dominado pela redução de viscosidade do dispersante. A amostra com o co-íon Na+ exibiu maior tanto maior valor absoluto quanto maior variação de ζ com a temperatura, associado a seu menor raio hidrodinâmico e maior mobilidade iônica, respectivamente. O aumento do pH diminuiu (aumentou) o módulo de ζ da amostra R2D2 em meio ácido (básico) e aumentou o módulo de ζ da amostra R2D2Cit. Por fim, os resultados obtidos fornecem importantes informações que permitem compreender o efeito da temperatura no comportamento coloidal de ferrofluidos para futuras aplicações em termoeletricidade.
Abstract: Magnetic nanocolloids or ferrofluids are ultrastable dispersions of magnetic nanoparticles (NP’s) in a specific carrier liquid. This class of materials has gained visibility due to its applicability. Nowadays, charged NP’s are used to increase the efficiency of energy conversion devices. In this regard, the present work sought to investigate the effect of temperature on the behavior of colloidal stability of aqueous ferrofluid, as a basis for possible technological applications in thermodiffusion and thermoelectricity devices. To do so, an aqueous ferrofluid with core@shel NP’s based on CoFe2O4@-Fe2O3 was synthesized via hydrothermal coprecipitation method, with one sample stabilized in an acid medium (R2D2) and another in a slightly alkaline medium, after a citration process (R2D2Cit). For structural, morphological, and chemical characterization the XRD, TEM, and AAS techniques were performed. The magnetic behavior was investigated with the SQUID magnetometry. Studies of the effect of temperature on colloidal behavior were carried out using the Dynamic Light Scarreting (DLS) and zeta potential (ζ) techniques, in the 25 to 60°C range, investigating the effects of ionic strength, nature of the co-ion (Na+ and TMA+ ) and pH. The samples show that the hydrodynamic diameters obtained are composed of NP's aggregates. The higher ionic strength is responsible for an increase in the size of the aggregates, while temperature does not significantly influence it. The R2D2 sample with TMA+ co-ion showed more stability under the study conditions. Regardless of the sample, it was possible to observe a reduction of the ζ with temperature. The viscosity of the dispersion medium dominates this behavior. Associated with the smaller hydrodynamic radius and ionic mobility, the Na+ sample exhibits a higher value of ζ and ∆ζ with temperature, respectively. The increase in pH decreased (increased) the ζ in the sample R2D2 acid medium (alkaline) and increase the ζ from the sample R2D2Cit. Finally, the obtained results provide important information that allows the understanding of the role of the temperature on the colloidal behavior of ferrofluids for future applications in thermoelectricity.
Description: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2022.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Appears in Collections:FUP - Mestrado em Ciência de Materiais

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