Estudo da estequiometria e das propriedades elétricas e magnéticas de ferritas de cobalto sintetizadas pelo método sol-gel

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Venturini Junior, Janio
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Ferritas; Sol-gel; Nanopartículas magnéticas; Espectroscopia mossbauer; Transição metal isolante
• Palavras-chave em Inglês: Cobalt ferrite; Sol-gel synthesis; Magnetic nanoparticles; Mössbauer spectroscopy; Metal-to-insulator transition
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/193159

Neste trabalho, estudou-se a síntese por sol-gel da ferrita de cobalto (CoFe2O4), variando-se a composição e a temperatura de tratamento térmico do xerogel formado. Para isso, nitrato de ferro e nitrato de cobalto foram utilizados como fonte de cátions. Além disso, ácido cítrico foi utilizado como mineralizador e dextrose e polivinilpirrolidona (PVP) como aditivos. Os sais foram dissolvidos em água deionizada e aquecidos a 85 °C sob agitação magnética; após 1,5 h, tornaram-se um gel alaranjado. O gel foi seco e tratado termicamente a 850 ºC. Os resultados mostram que as ferritas obtidas possuem um forte empobrecimento em ferro, chegando a mais de 50% de deficiência do metal, que deixa a rede de espinélio e forma hematita. A taxa de combustível/oxidante e o comportamento térmico dos xerogéis exercem influência direta sobre a variação composicional dos espinélios preparados, o que por sua vez foi correlacionado às propriedades magnéticas das partículas. Um máximo em coercividade de 2154,4 Oe foi alcançado sem a aplicação de qualquer aditivo. Além disso, a remanência magnética do CoFe2O4 mostra uma relação linear com o conteúdo em ferro na sua estrutura Estes resultados abrem a possibilidade de ajuste fino das propriedades estruturais e magnéticas via controle da composição do meio reacional. Por outro lado, nanopartículas cristalinas de CoFe2O4, com tamanho médio de cristalito de ∼10 nm, foram produzidas tratando-se o xerogel a 300 °C por 20 h. Para estas condições, espectros Mössbauer mostram uma configuração de espinélio normal, altamente incomum para CoFe2O4. Análises de impedância confirmam que o material tem um caráter metálico a temperatura ambiente, o que é consequência da ocupação dos sítios octaédricos por íons ferro trivalentes. Por volta de 100 °C observa-se uma transição metal-isolante, a partir da qual o material apresenta o mecanismo de condução overlapping large polaron tunneling (OLPT). Um evento endotérmico na análise térmica indica a ocorrência de uma transição estrutural, associada a um reordenamento de cargas do tipo Verwey.