ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Belém, A.E.M. (UFRN) ; Silva, A.O. (UFRN)
Resumo
Neste trabalho foram produzidas nanopartículas magnéticas de NiFe2O4 e CoFe2O4 pelo método sol-gel proteico, utilizando a gelatina comestível como precursor orgânico. Para a obtenção dessas ferritas, a resina formada no processo (de mistura da solução contendo gelatina com as soluções contendo os nitratos) foi calcinada inicialmente a 300 ºC durante 1h30min e em seguida sinterizada a 700 ºC durante o mesmo intervalo de tempo, formando pós que foram caracterizados através de análises termogravimétricas(TGA), espectroscopia por infravermelho(IV) e difratometria de raios-X(DR-X).
Palavras chaves
Nanocompostos; sol-gel proteico; gelatina.
Introdução
A nanociência compreende o estudo de materiais cujo as dimensões estão compreendidas entre 1 e 100 nanômetros, esses são conhecidos como nanomateriais e têm sido amplamente estudados devido as diferentes características que apresentam quando comparados àquelas dos respectivos materiais massivos (ARELARO, A. D., 2008). Essa característica têm tornado possível a aplicação das nanopartículas a diversas áreas como a de fármacos, medicina, química, ambiental, computacional e eletrônica. As nanopartículas magnéticas, por exemplo, têm sido aplicadas na biomedicina para o aumento de contraste em imagens de ressonância magnética e para tratamento de câncer através da hipertermia, na área ambiental para o desenvolvimento de membranas seletivas e ainda em sistemas computacionais como meio de armazenamento e leitura de informação (NOGUEIRA, N. A. S., 2013; ARELARO, A. D., 2008). Com o objetivo de analisar suas características estruturais e magnéticas, neste trabalho foram produzidas nanopartículas magnéticas de NiFe2O4 e CoFe2O4 pelo método sol-gel proteico utilizando a gelatina comestível como precursor orgânico, que é uma variante de baixo custo do método sol-gel convencional, onde, nesse caso, a fase sol são as dispersões coloidais formadas a partir de sais inorgânicos (nitratos) e a fase gel a gelatina, que possui as cadeias poliméricas que imobilizam a fase líquida em seus interstícios (CAMILO, R. L., 2006).
Material e métodos
Materiais: Béquer, bastão de vidro, placa de aquecimento. Reagentes: Nitrato de Ferro III nonahidratado – Fe(NO3)3.9H2O, Nitrato de Cobalto II hexahidratado – Co(NO3)2.6 H2O, Nitrato de Níquel II hexahidratado – Ni(NO3)2.6H2O, gelatina comestível(Dr.Oetker). Síntese da Ferrita de Níquel: Primeiro, 2,10 g de nitrato de ferro e 0,73 g de nitrato de níquel foram dissolvidos separadamente em 100 ml de água destilada e em seguida, o conteúdo dos dois béqueres foi misturado. Depois, 24 g de gelatina comestível foram dissolvidos em 200 ml de água destilada aquecida, sob constante agitação com o bastão de vidro. A etapa seguinte consistiu em adicionar a solução contendo os nitratos ao béquer com solução contendo a gelatina, agitando continuamente com o bastão de vidro. Por fim, a resina obtida nesse processo foi calcinada em uma mufla a 300 ºC durante 1h30min e em seguida metade do produto calcinado foi sinterizado a 700 ºC pelo mesmo intervalo de tempo. O procedimento para síntese da Ferrita de Cobalto foi idêntico ao da Ferrita de Níquel, diferindo apenas em relação aos reagentes utilizados e as suas massas. Para esse processo utilizou-se 2,01 g de nitrato de ferro e 1,00 g de nitrato de cobalto.
Resultado e discussão
Ao misturar as soluções aquosas contendo os sais metálicos com a solução
proteica ocorreu a gelificação imediata do sistema, não havendo necessidade de
resfriar o conteúdo do béquer na geladeira. O gel resultante de cada reação foi
calcinado para remoção de água e matéria orgânica. Não foi necessário
desaglomerar o material calcinado em um almofariz, nem peneirá-lo, pois esse já
estava fino e disperso. A espectroscopia de infravermelho das amostras aquecidas
a 300 ºC evidenciou apenas bandas características da matéria orgânica, assim,
não houve a formação dos óxidos de níquel e cobalto a essa temperatura. A 700
ºC, o espectro de infravermelho de ambas as amostras apresentou indícios da
formação dos óxidos quando estavam próximos a 600 cm-1. Ainda para as amostras
sinterizadas a 700 ºC, a curva das análises termogravimétricas permaneceu
termoestável até 900 ºC, indicando a obtenção de ferritas mistas do tipo
espinélio (MFe2O4). Quando próximas a um ímã, apenas as amostras sinterizadas a
700 ºC apresentaram magnetismo, comprovando que nesse experimento ocorreu
formação dos óxidos NiFe2O4 e CoFe2O4 apenas nessa temperatura.
Conclusões
Nanopartículas de NiFe2O4 e CoFe2O4 foram obtidas usando gelatina como precursor orgânico. Com o tratamento térmico a 700 ºC as amostras passaram a apresentar comportamento magnético que não haviam apresentado com a calcinação a 300 ºC, confirmando os dados obtidos com a análise do espectro de infravermelho. Assim, o método utilizado nesse trabalho mostrou-se uma boa alternativa para produção de nanopartículas magnéticas de níquel e cobalto, por apresentar resultados satisfatórios e ser uma solução de baixo custo, reduzindo o investimento necessário para pesquisa.
Agradecimentos
Referências
ARELARO, A. D., Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas de ferritas. Dissertação (Mestrado) – Depto. de Física dos Materiais e Mecânica. p. 89, USP, São Paulo, 2008.
CAMILO, R. L. Síntese e Caracterização de Nanopartículas Magnéticas de Ferrita de Cobalto Recobertas por 3-aminopropiltrietoxissilano para uso como Material Híbrido em Nanotecnologia, Tese de doutorado, Instituto de Pesquisas Energéticas e nucleares, autarquia associada à Universidade de São Paulo, 2006.
NOGUEIRA, N. A. S., Síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de NiFe2O4 produzidas via método sol-gel protéico, UFC, Fortaleza, 2013.
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