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Title: Estudo das propriedades estruturais e magnéticas de nanoferritas de magnésio dopadas com níquel e cobre
Authors: Costa, Antonio Carlos Silva da
Keywords: Ferritas;Método de combustão;Medidas magnéticas;Espinélio
Issue Date: 27-Feb-2015
Citation: COSTA, Antonio Carlos Silva da. Estudo das propriedades estruturais e magnéticas de nanoferritas de magnésio dopadas com níquel e cobre. 2015. 143f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
Portuguese Abstract: Ferritas de estrutura espinélio (MFe2O4; M= metal alcalino terroso ou metal de transição) desempenham um papel importante na ciência fundamental e na tecnologia moderna. A ferrita de magnésio (MgFe2O4) e seus compostos dopados tem recebido especial atenção devido a sua vasta área de atuação, que inclui aplicações em mídia de alta gravação, catálise heterogênea, adsorção, sensores e tecnologias magnéticas, de um modo geral. Suas propriedades estruturais, elétricas e magnéticas dependem da composição química, estrutura, tamanho de partículas, além da substituição de cátions nos sítios A e/ou B que são diretamente influenciados pelo método de síntese, as condições empregadas no processamento desses materiais (temperatura, taxa de aquecimento e tempo). Neste trabalho, ferritas do tipo Mg1-xBxFe2O4 (B= Ni; Cu; x= 0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) foram preparadas pelo método de combustão assistido por micro-ondas com a finalidade de avaliar tanto o efeito da substituição parcial do magnésio por níquel e cobre quanto o tratamento térmico sobre as propriedades magnéticas. Os pós precursores foram tratados termicamente a 600°C, 800°C e 1000°C/2h e caracterizados por Análise Termogravimétrica (ATG), Difração de Raios X (DRX) em conjunto com o Refinamento pelo método Rietveld, Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Medidas de histerese magnéticas realizadas à temperatura ambiente. De acordo com as curvas termogravimétricas dos pós precursores, um comportamento semelhante foi observado para ambos os sistemas de amostras, onde o processo de perda total de massa aconteceu basicamente em duas etapas e na faixa de temperatura entre 30 e 500°C para o sistema Mg1-xNixFe2O4 e entre 30 e 400°C para o sistema Mg1-xCuxFe2O4. Os difratogramas de raios X revelaram a formação da fase espinélio MgFe2O4 (ICSD 76176) de estrutura cúbica, e de fases secundárias como Fe2O3 (ICSD 88418), NiO (ICSD 9866) e CuO (ICSD 87125) para os sistemas estudados. Em relação às curvas de histerese, verificou-se uma dependência da magnetização em função do teor de dopante e da temperatura de tratamento térmico adotada.
Abstract: The magnesium ferrite (MgFe2O4) and their doped compounds has received special attention due to its wide area of use, including applications in high recording media, heterogeneous catalysis, adsorption, sensors and magnetic technologies. Its structural, electrical and magnetic properties depend on the chemical composition, structure, particle size, and the replacement of cations in the sites A and/or B, which are directly influenced by the synthesis method, the conditions employed in processing these materials. In this work, ferrites of the type Mg1-xBxFe2O4 (B = Ni, Cu; x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1) were prepared by combustion method assisted by microwave in order to evaluate both the effect of partial substitution of Mg2+ for Ni2+ and/or Cu2+ as thermal treatment on the magnetic properties. Precursor powders were treated at the temperatures of 600 °C, 800 °C and 1000 °C with 2h level and characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffraction (XRD) and refinement by the Rietveld method, Scanning Electron Microscopy (SEM) and magnetic hysteresis measurements at room temperature. According to the TG curves of the precursor powders, a similar behavior was observed for both systems where the total mass loss process occurred in two stages and in the temperature range between 30 and 500 °C for Mg1-xNixFe2O4 system (x = 0, 0.25, 0.50 and 0.75) and between 30 and 450 °C for Mg1-xCuxFe2O4 system (x = 0, 0.25, 0.50 and 0.75). The X-ray diffraction revealed the formation of the spinel phase MgFe2O4 (ICSD 76176) of cubic symmetry, and secondary phases such as α-Fe2O3 (ICSD 88418), NiO (ICSD 9866) and CuO (ICSD 87125), for the studied systems. Regarding the hysteresis curves, there was a dependence of the magnetization as a function of the dopant content and the heat treatment temperature adopted. For Mg0,25Ni0,75Fe2O4 Mg0,75Cu0,25Fe2O4 and samples treated at 1000 °C showed the highest saturation magnetization values of 41.9 emu/g and 35.76 emu/g, respectively.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21540
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