Síntese de nanopartículas de magnetita dopadas com íons terras raras e avaliação das propriedades magneto-ópticas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Moreno, Natalia Sanchez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: dopagem com terras raras; ferrita; ferrite; magneto-optical properties; polyol process; processo poliol; propriedades magneto-ópticas; rare earth doping
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-04052021-104231/

A combinação das propriedades dos lantanídeos (Ln) com as propriedades das ferritas por meio de dopagem tem sido de grande interesse nas últimas décadas, uma vez o processo de dopagem é capaz de melhorar as propriedades estruturais, elétricas e magnéticas das ferritas, podendo ampliar suas possíveis aplicações. Neste trabalho, o processo poliol foi utilizado para obtenção de nanopartículas (NPs) de magnetita dopadas com neodímio e európio em etapa única. A metodologia empregada envolve a adição de acetilacetonato de ferro(III) e complexos de terras raras ao meio redutor de tetraetilenoglicol. Os complexos utilizando os ligantes tris(tenoiltrifluoroacetonato) (Eu(TTA)3 e Nd(TTA)<sub<3) e acetilacetonato (Eu(acac)3 e Nd(acac)3) foram preparados, caracterizados e empregados como precursores dos íons terras raras no meio de reação. Análises de difração de raios X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmaram a formação da estrutura da magnetita e apresentaram indícios da substituição de íons Fe3+ por íons Ln3+. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) mostrou nanopartículas esferoidais com distribuição de tamanho estreita e tamanho médio da ordem de 7 nm. A presença dos elementos terras raras foi confirmada por espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX) e por mapeamento utilizando a técnica STEM (scanning-transmission electron microscopy). Nossos resultados mostraram que o complexo TTA induz a formação de fases secundárias em todas as condições analisadas, o que não foi observado para o caso dos complexos com acetilacetonato. Ainda, foi possível determinar um tempo ótimo de reação para a dopagem de 3 horas, promovendo maior controle dos processos de nucleação e crescimento das NPs e um valor crítico de dopagem ao redor de 15-20%. As amostras apresentaram comportamento superparamagnético e efeito de exchange bias condizentes com o tamanho das NPs e com efeitos de defeitos estruturais induzidos pela formação de fases hidroxiladas na superfície das NPs e/ou da presença do dopante. Não foi possível promover uma caracterização estrutural mais aprofundada, no entanto, esta deverá ser realizada para confirmar esses resultados. Os valores de magnetização de saturação (Ms) são condizentes com a literatura tanto para as NPs de magnetita dopadas quanto não dopadas. Este trabalho mostra que o precursor de íons de terras e as condições de síntese têm um grande impacto na formação de fases secundárias, assim como no tamanho das nanopartículas, dispersividade e propriedades magnéticas dos materiais.