dissertação
Síntese e caracterização de nanocompósitos constituídos por nanopartículas de ferrita de cobalto e polianilina
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Física
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Programa de Pós-Graduação em Física
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O estudo de nanomateriais contendo partículas magnéticas tem sido alvo de intensa pesquisa
devido a suas muitas aplicações em uma variedade de áreas tecnológicas como a indústria
automotiva, tecnologia militar e aeroespacial, aplicações médicas, telecomunicações, entre
outras. A pesquisa científica destes materiais vem sendo direcionada à busca de métodos de
produção de nanocompósitos com propriedades otimizadas, bom desempenho e baixo custo.
Nanocompósitos a base de ferritas fazem parte deste grupo de materiais em razão de suas
interessantes propriedades elétricas e magnéticas, além da sua estabilidade térmica e química.
Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de ferrita de cobalto
nanoparticulada assim como a obtenção e caracterização de nanocompósitos constituídos de
ferrita de colbalto (CoFe2O4
) e polianilina (PANI). As nanopartículas magnéticas foram
obtidas através do método de Pechini modificado, variando -se a temperatura de calcinação
das amostras e os nanocompósitos foram sintetizados usando a metodologia de polimerização
in situ. As amostras foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de
varredura, espectroscopia no infravermelho, termogravimetria e por magnetometria de
amostra vibrante. As análises das nanopartículas de ferrita de cobalto indicaram que através
da rota de síntese desenvolvida é possível a produção de um sistema monofásico e
nanométrico de CoFe
2O4, com estrutura espinélio cúbica. O tamanho médio das partículas das
amostras de ferrita de cobalto foi da ordem de 51 nm. A caracterização magnética das
amostras apontou a magnetização de saturação na ordem de 80emu/g (bulk) exceto para as
amostras tratadas termicamente a temperatura de 900°C. Para as amostras calcinadas a 750°C
apresentaram coercividade de 1,407 kOe e esse valor diminui para as amostras com o
aumento médio da partícula. A caracterização da PANI através das técnicas descritas,
anteriormente, indicaram a formação da polianilina na sua forma condutora, sal esmeraldina.
No caso dos nanocompósitos, a partir da análise estrutural e morfológica das amostras
verifícou-se que as nanopartículas de ferrita de cobalto foram bem dispersas na cadeia
polimérica, originando-se interação entre elas. Esse interação foi refletida na melhor
estabilidade térmica dos nanocompósitos quando comparada à da polianilina pura. Por outro
lado, os resultados da caracterização magnética indicaram que, a magnetização de saturação e
coercividade diminuíram se comparada a ferrita de cobalto pura. Os nanocompósitos com
melhores propriedades estruturais e magnéticas foram aqueles formados de nanopartículas de
ferrita de cobalto calcinadas a temperatura de 750°C.
Abstract
The study of nanomaterials containing magnetic particles has been the subject of intense
research due to its many applications in a va riety of technological areas such as the
automotive industry, military and aerospace technology, medical applications,
telecommunications, and others. The scientific research of these materials has been directed to
the search of methods of production of na nocomposites with optimized properties, good
performance and low cost. Nanocomposites based on ferrites are part of this group of
materials because of their interesting electrical and magnetic properties, as well as their
thermal and chemical stability. This work aimed at the production and characterization of
nanoparticulate cobalt ferrite as well as the preparation and characterization of
nanocomposites composed of cobalt ferrite (CoFe
2O4) and polyaniline (PANI). The magnetic
nanoparticles were obtained by the modified Pechini method, varying the calcination
temperature of the samples and the nanocomposites were synthesized using the in situ
polymerization methodology. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning
electron microscopy, infrared spectroscopy, thermogravimetry and vibration sample
magnetometry. The analysis of the nanoparticles of cobalt ferrite indicated that through the
route of synthesis developed it is possible to produce a monophasic and nanometric system of
CoFe2O4, with a cubic spinel structure. The average particle size of the cobalt ferrit e samples
was of the order of 51 nm. The magnetic characterization of the samples indicated saturation
magnetization in the order of 80 emu / g (bulk) except for samples heat treated at 900 ° C. For
the samples calcined at 750 ° C, they showed a coercivity of 1.407 kOe and this value
decreases for the samples with the average increase of the particle. The characterization of
PANI by the techniques described above, indicated the formatio n of polyaniline in its
conductive form, emeraldine salt. In the case of nanocomposites, from the structural and
morphological analysis of the samples, it was verified that the nanoparticles of cobalt ferrite
were well dispersed in the polymer chain, resulting in interaction between them. This
interaction was reflected in the better thermal stability of nanocomposites when compared to
pure polyaniline. On the other hand, the magnetic characterization indicated that the
magnetization of saturation and coercivity decreased compared to pure cobalt ferrite.
Nanocomposites with better structural and magnetic properties were those formed from cobalt
ferrite nanoparticles calcined at a temperature of 750 ° C
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
FIGUEIREDO, J. A. P. de. Síntese e caracterização de nanocompósitos constituídos por nanopartículas de ferrita de cobalto e polianilina. 2018. 83 p. Dissertação (Mestrado em Física)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.