ÁREA: Nanociência e Nanotecnologia
TÍTULO: SÍNTESE DE NANOFERRITA DE Ni0,5Zn0,5 A PARTIR DO MÉTODO DOS PRECURSORES POLIMÉRICOS.
AUTORES: Morais, R. (IFRN) ; Alves, D. (IFRN) ; Rocha, G. (IFRN)
RESUMO: As ferritas são consideradas como uma das mais versáteis e macias, devido à sua
alta resistividade elétrica e baixas perdas por correntes parasitas. Com a
composição de Ni0,5Zn0,5Fe2O4, preparado pelo método dos citratos precursores,
método que aumentar a homogeneidade na mistura com vários cátions dissolvidos. Os
pós produzidos pelo método foram obtidos inicialmente pela calcinação a
350°C/3,5h e caracterizados por DRX, onde os dados foram tratados pelo m étodo
Rietveld. Os resultados mostram que o difratograma e a análise de Rietveld para
ferrita Ni-Zn, apresentaram sobreposição com o refinamento dos espectros
indicando a formação de fase ferrita do tipo espinélio sem formação de fase
secundária
PALAVRAS CHAVES: Ferrita Ni-Zn ; método do citrato precur; espinélio
INTRODUÇÃO: O campo da química de materiais vem se desenvolvendo rapidamente, descrevendo o
papel dos defeitos, da não-estequiometria e da migração de íons nos sólidos.
Para a compreensão de estruturas compostas por arranjos infinitos de átomos que
interagem entre si, a pesquisa atual é motivada pela busca por materiais
comercialmente importantes, como os materiais magnéticos que chamam a atenção da
humanidade desde a antiguidade. Nesse contexto, as ferritas são consideradas
como uma das mais versáteis e macias, devido à sua alta resistividade elétrica e
baixas perdas por correntes parasitas (Corrente de Foucault).
O desempenho de ferritas eletroeletrônicos está diretamente relacionado com a
técnica e a qualidade do processamento desse material (SOTTOMAIOR & SANTOS,
1997), uma vez que a morfologia da microestrutura da ferrita é decisiva nos
parâmetros desse desempenho. Já que as características magnéticas são
dependentes da microestrutura desenvolvida ao fim do processamento.
O processo de produção das ferritas industrialmente é o mesmo das outras
cerâmicas em geral, ou seja, o método cerâmico convencional de misturas de
óxidos. Embora seja um método econômico, não possibilita o controle da
homogeneidade e pureza (Lima, 2006). Assim, o controle de qualidade é
extremamente importante e necessário durante o seu processo. Com o método dos
citrato precursores os pós apresentam alta homogeneidade química e alta área de
superfície (JOHSON E PASQUISER). As partículas obtidas por este método são
preferencialmente pequenas e de tamanho uniforme.
Dessa forma para a compreenção da morfologia foi utilizado a difração de raios X
e o refimento de Rietveld, para demostrar que o pó obtido a 350°C/3,5h e
nanométrico e aparesenta uma única fase sem formação de fase secundária, como a
hematita.
MATERIAL E MÉTODOS: A composição de Ni0,5Zn0,5Fe2O4 foi preparada pelo método dos citratos
precursores. A técnica baseia-se na habilidade que o ácidos hidróxi-carboxílicos
(exemplo, ácido cítrico) têm para se coordenar com íons metálicos e, então,
aumentar a homogeneidade na mistura com vários cátions dissolvidos como sais em
meio apropriado (BERCHMANS et al., 2003). Como o ácido cítrico é fraco, com três
carboxilas e um grupo hidroxila, este tem os átomos de oxigênio eletronegativos
interagindo com íons metálicos eletropositivos. Então a uma temperatura
relativamente baixa os precursores podem formar uma única fase homogênea. Os
reagentes de partida são os nitratos dos respectivos metais e ácido cítrico,
estes são dissolvidos em água destilada em uma razão estequiométrica de 1:3. A
solução formada é aquecida sob agitação magnética a 80°C por 2h. Durante este
aquecimento, forma-se um citrato precursor com alta viscosidade, exibindo fortes
interações de coordenação (SILVA, 2008). Para se obter a fase Ni0,5Zn0,5Fe2O4
inicialmente foram misturados e homogeneizados os citratos precursores dos
respectivos metais. Para isso, a solução foi submetida a uma temperatura de
80°C/2h com agitação magnética. Os pós produzidos pelo método do citratos
precursores foi obtidos inicialmente pela morfologia do “puff” a 350°C/3,5h.
Ocorre a decomposição do complexo, em temperaturas relativamente baixas (300 –
350°C), levando à precipitação de óxidos de íons metálicos eletropositivos,
devido à interação destes com os átomos de oxigênios eletronegativos. Após o
“puff” os pós foram desaglomerados em almofariz de ágata e, então, peneirados em
malha de 325 ABNT. Os pós calcinados foram caracterizados por DRX, onde os
dados das difrações de raios X foram tratados pelo método Rietveld.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A síntese foi feita com o uso do método dos citratos precursores e analisada por
difração de raios X e refinada por Rietveld para a ferrita Ni0,5Zn0,5Fe2O4.
O difratograma e a análise de Rietveld para ferrita Ni-Zn podem ser vistos na
Figura 1. As intensidades são apresentadas em escala de contagem para melhor
visualização das reflexões. Os difratogramas apresentaram sobreposição com o
refinamento dos espectros indicando a formação de fase ferrita do tipo
espinélio, evidenciada pelo aparecimento do pico principal 2 = 35,3°,
característico das ferritas cúbicas pertencentes ao grupo espacial Fd3m:1. A
estrutura apresenta características de espinélio inverso, devido ao
posicionamento dos íons na rede cristalina. Os espectros de difração de raios X
e o refinamento apresentam boa concordância entre os picos experimental e o
espectro teórico. Observa-se que nessa temperatura os picos ainda se encontram
alargados indicado à presença de partículas com alta área de superfície
(pequenas) ou melhor, a baixa intensidade dos picos indica a possibilidade de
presença no pó de material semi-cristalino.
Na tabela 1 podem ser observados os dados do refinamento de Rietveld
determinados a 350°C/3h para o material apresentado na Figura 1. Os dados
extraídos do refinamento apresenta valor de tamanho médio de cristalito (Tc) de
11,28 nm, demonstrando que as partículas do pó nessa temperatura é nanométrica.
O parâmetro de rede da fase apresenta boa concordância com os valores da
literatura (PESSOA, 2009). O refinamento da amostra calcinadas a 350°C/3h em
atmosfera ambiente foi calculados até o valor de S convergir para próximo de 1.
De acordo com a tabela 1, houve boa concordância entre o padrão calculado e o
observado, (SILVA, 2008).
Figura 1 – Difratogramas de raios X da ferrita de Ni0,5Zn0,5 calcinada
As intensidades são apresentadas em escala de
contagem para melhor visualização das reflexões.
Tabela 1 – Dados do refinamento de Rietveld da ferrita de Ni0,5Zn0,5 c
Na tabela 1 podem ser observados os dados do
refinamento de Rietveld determinados a 350°C/3h
para o material apresentado na Figura 1
CONCLUSÕES: Este trabalho apresenta dados experimentais da obtenção da ferrita NiZn,
fundamentado na variação dos parâmetros de síntese, com o uso do método do
citrato precursor. O método mostrou-se eficaz na evolução da fase ferrita,
realizado por DRX, quantificou a fase existente, bem como, tamanho de cristalito
e parâmetro de rede onde foi obtido pelo tratamento matemático por Rietveld.
Sendo assim, a ferrita mostrou formação de 100% de fase única do tipo espinélio,
na temperatura de calcinação de 350°C/3h sem formação de fase secundária com
partículas nanométricas.
AGRADECIMENTOS: Os autores deste trabalho agradecem ao:
IFRN Campus Currais Novos;
A PIBIC/IFRN pela fomento
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. SOTTOMAIOR, J. C. S.; SANTOS, L. F. Cerâmica Magnética Ferrites e Ferrimagnetismo. In:Anais Congresso Brasileiro de Cerâmicas, 41., 1997, São Paulo/SP. Anais… São Paulo, SP: s.n, 1997
2. LIMA, Ulisandra Ribeiro. Síntese e Carcaterização de Nanoferritas à Base de Níquel-Zinco e Níquel-Cobre-Zinco. Dissertação (Mestrado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN. 2006.
3. BERCHMANS, L. JOHN; SELVAN, R. KALAI; KUMAR, P. N. SELVA; AUGUSTIN, C. O. Structure and electrical properties of Ni1-xMgxFe2O4 systhesized by citrate gel process. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Central Eletrochemical Institute, Karaikudi 630 006 Índia, v. 279, p. 103-110, dec. 2003
4. SILVA, J. E. M. Síntese, análise das propriedades magnéticas da ferrita de NiMg e características de absorção de radiação. 2008. 125f. Dissertação (Mestrado em química) - Curso de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2008.
5. PESSOA, R. C. Estudo das Características Magnéticas e Absorvedoras das Ferritas de NiZn, NiZnMn, MnZn, NiMg, NiCuZn e NiCuZnMg Obtidas Via Método do Citrato Precursor. Tese (Doutorado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN. 2009.
6. JOHNSON, D. W.; GHATE, B. B. Am. Ceram. Soc., Columbus, Ohio, 27,
(1985).
7. PASQUIER, J. F.; KOMARNENI, S.; ROY, R. Synthesis of MgAl2O4spinel:
seeding effects on formation temperature. J. Matter. Sci. 14, 3797, (1991).
