Nanoferritas mistas (Co1-yNiy)Fe2O4 : síntese via sol-gel e sua caracterização microestrutural e de propriedades magnéticas e ópticas em função da distribuição catiônica

• Autor(a) principal: Vitor, Pedro Augusto Machado
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/216426
• topic: Ferritas; Magnetismo; Semicondutores; Sol-gel; Mixed ferrites; Inversion degree; Cation distribution; Ferrimagnetism; Semiconduction; Sol-gel synthesis

Nanoferritas mistas têm sido cada vez mais utilizadas em aplicações funcionais devido às suas propriedades, principalmente as magnéticas, associadas às altas energias de superfície. Este trabalho estuda uma série de nanoferritas mistas de níquel e cobalto (Co1-yNiy)Fe2O4, com y = 0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1,0, com o objetivo de ajustar suas propriedades magnéticas e ópticas através da manipulação da composição. A síntese foi conduzida pelo método sol-gel a partir da reação nitrato/citrato associada a diferentes condições de tratamento térmico, o que proporcionou um fácil controle da distribuição do cátion nos sítios tetraédricos (A) e octaédricos (B) da estrutura cristalina. Os resultados de DRX confirmaram uma fase espinélio para todas as amostras de ferritas. Ensaios de MET e BET confirmaram a dimensão nanométrica das partículas obtidas (11 - 16 nm). As espectroscopias Raman e Mössbauer permitiram determinar o grau de inversão das amostras, estimando a população de cátions Fe3+ nos sítios A e B. A ferrita de níquel é organizada em uma estrutura de espinélio inverso com comportamento magnético macio (Hc = 83 Oe; Ms = 41,72 emu.g-1), enquanto a amostra de ferrita de cobalto (CoFe2O4) mostra um comportamento magnético duro (Hc = 894 Oe; Ms = 51,13 emu.g-1) em um retículo parcialmente inverso. O considerável endurecimento magnético com a substituição de Ni2+ por Co2+ é explicado considerando o aumento da energia da anisotropia e a diminuição do grau de inversão, que também elevam a magnetização de saturação pelo aumento líquido nos momentos magnéticos. No comportamento semicondutor, a inversão parcial das amostras ricas em cobalto introduz estados de energia que reduziram drasticamente o band gap. Os valores calculados de Eg variaram entre 1,86 eV para a ferrita de níquel e 1,27 eV para a de cobalto. Este estudo é um passo à frente no sentido de melhorar a compreensão dos mecanismos de inversão envolvidos no ajuste fino de materiais ferrimagnéticos.