Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: Síntese de ferritas NiFe2O4, ZnFe2O4, CoFe2O4 e CuFe2O4 pelo método hidrotermal com microondas.
AUTORES: Melo, R.S. (UFMA) ; Souza, D.C. (UFMA) ; Sinfrônio, F.S.M. (UFMA) ; Moura, K.R.M. (UFMA) ; Paschoal, C.W.A. (UFMA) ; Silva, F.C. (UFMA)
RESUMO: As ferritas possuem uma grande diversidade de aplicações, tais como na fabricação
de pigmentos, catalisadores, dispositivos eletrônicos e magnéticos entre outros.
Neste contexto, este trabalho aborda a síntese de ferritas do tipo MFe2O4 (M = Co,
Cu, Ni, Zn) pelo método hidrotermal por microondas. A formação das estruturas
monofásicas de espinélios foram confirmadas pelas técnicas de FTIR, Raman e DRX.
PALAVRAS CHAVES: metal de transição; ferrita; hidrotermal de microondas
INTRODUÇÃO: As ferritas destacam-se dentre os materiais espinélios por possuírem uma grande
diversidade de aplicações, tais como na fabricação de dispositivos magnéticos,
pigmentos inorgânicos, refratários, antenas, filtros e transformadores para
telecomunicações; conversores de potência; absorvedores de radiação
eletromagnética, catálise, sensores, sistemas magnéticos de gravação para
armazenamento de informação entre outros (COSTA, 2010).
De modo geral, espinélios possuem como fórmula geral AB2O4 cuja estrutura é
formada por um empacotamento cúbico de face centrada, nas quais os interstícios
atômicos são ocupados por íons metálicos, gerando assim sítios tetraédricos e
octaédricos simultaneamente (CULLITY e GRAHAM, 2009). No espinélio normal os
cátions bivalentes estão localizados no sítio tetraédrico e os trivalentes no
sítio octaédrico (XIONG, et al., 2012).
Independentemente do tipo de cátion empregado, as ferritas podem ser obtidas por
mecanismos químicos ou termoquímicos, dentre os quais se destacam os métodos
sol-gel, coprecipitação, reação em estado sólido, método Pechini, dentre outros
(CASBEER et al. 2012). A síntese hidrotermal de microondas oferece como
vantagens as baixas temperaturas de processamento, a pureza das fases, a
elevada reprodutibilidade e a obtenção de materiais em tamanhos nanométricos
(OLIVEIRA, 2009).
Desta forma, este trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar ferritas
MFe2O4 (M = Co, Ni, Cu, Zn) obtidas pelo método hidrotermal com microondas. As
técnicas utilizadas para a caracterização foram espectroscopia vibracional na
região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e Raman e
difratometria de raios X.
MATERIAL E MÉTODOS: As ferritas foram obtidas pelo método hidrotermal por micro ondas utilizando
soluções 0,05 mol.L-1, dos nitratos de Níquel, Zinco, Cobre, Cobalto e Ferro. O
controle de pH ( 13) foi mediado pela adição de solução NaOH (2,00 mol.L-1). A
mistura reacional foi então tratada em reator hidrotermal de microondas a 100 °C
(40 min) e razão de aquecimento de 10 °C.min-1. O solido obtido foi filtração,
lavado até pH 7, seco a 100 °C e posteriormente desaglomerado em almofariz. Por
fim, o mesmo foi calcinado a 900 °C por 4 horas em forno mufla.
Os espectros de FTIR foram obtidos utilizando-se um espectrofotômetro de
Infravermelho por Transformada de Fourier IRprestige-21 (SHIMADZU), usando
pastilhas de KBr, na região de 1000 a 400 cm-1. Já os vibracionais Raman foram
obtidos num equipamento Jobin-Yvon LABRAM-HR, equipado com um microscópio
confocal Olympus. As medidas de DRX foram realizadas em um equipamento DRX da
Rigaku, modelo Miniflex II usando a radiação Kα de cobre.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nos espectros FTIR foram observados os modos vibracionais da ligação simétrica
Fe-O por volta de 603-611 cm-1, nos sítios tetraédricos das estruturas NiFe2O4,
CoFe2O4 e CuFe2O4, ao passo que os modos octaédricos foram detectados entre 406-
411 cm-1, nas estruturas CoFe2O4 e CuFe2O4 (Naik e Salker, 2012). Já os modos
Co-O, Cu-O e Ni-O foram observados nas regiões entre 574-581, 607-661 e 401-479
cm-1, respectivamente (GHARAGOZLOU et al., 2009; SELVAN et al., 2003; GABAL et
al., 2010). Para a ZnFe2O4 os modos vibracionais da ligações Fe-O (octaédricos)
foram observados entre 578-598 cm-1, enquanto os Zn-O (tetraédricos) ocorreram
entre 560-561 cm-1 (PASCUTA et al. 2011).Os espectros de Raman apresentaram
modos vibracionais em 172, 477 348 e 552 cm-1 referentes ao modo T2g e nas
regiões em 620, 690, 651 e 671 cm-1 ao modo A1g para as ferritas de Co, Ni, Zn e
Cu, respectivamente. Já os modos Eg foram observados em 304 (CoFe2O4) e 248 cm-1
(ZnFe2O4) (ZHANG et al., 2010; DIXIT et al., 2012; BO et al., 2007; VERMA et
al., 2013).
As ferritas de Cobalto, Níquel e Zinco (a, b e c) apresentaram arranjos cúbicos
e grupo espacial Fd3 ̅m (HASHIM et al., 2012; CHAVAN et al., 2010). Por outro
lado, a ferrita de cobre (d) apresenta um ordenamento simétrico tetragonal, de
grupo espacial I41/amd (MARINCA et al., 2013).
Figura 1
Espectros de FTIR e Raman das amostras CoFe2O4,
CuFe2O4, NiFe2O4 e ZnFe2O4.
Figura 2
Difratogramas das amostras CoFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4
e ZnFe2O4.
CONCLUSÕES: O método hidrotermal por microondas mostrou-se adequado para a obtenção de
espinélios de CoFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4 e ZnFe2O4 com estruturação monofásica.
Tais resultados foram confirmados tanto pelos ensaios espectroscópicos quanto
estruturais.
AGRADECIMENTOS: Núcleo de Biodiesel-UFMA, Laboratório de Espectroscopia
Vibracional e Impedância-UFMA, Laboratório de Físico-Química-UFMA-Imperatriz
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