Síntese, caracterização e utilização de nanopartículas magnéticas de carbono-ferritas - Davila, Rafael Biscotto (2022)
As ferritas são materiais com ampla gama de aplicações, uma vez que suas propriedades podem ser ajustadas de acordo com os usos desejados adotando-se diferentes composições químicas e condições de síntese. Por sua vez, nanopartículas magnéticas de ferritas apresentam características ainda mais peculiares que permitem sua aplicação tanto em pesquisa básica quanto em pesquisa aplicada nas mais diversas áreas, que vão desde a eletrônica até a medicina. Assim, o presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento e a síntese de nanopartículas magnéticas empregando um novo método que utiliza a serragem como uma das matérias-primas. Foram produzidas nanopartículas constituídas das ferritas simples de Zn, Mn, Ni e Co e das ferritas mistas de Mn-Zn, Ni-Zn, Co-Zn, Ni-Mn, Co-Mn e Co-Ni utilizando-se diferentes condições de síntese. Os materiais produzidos foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A superfície específica foi determinada pelo método BET e as propriedades magnéticas foram estudadas utilizando o magnetômetro de amostra vibrante (VSM). As ferritas obtidas com o novo processo podem ser consideradas compósitos, visto que é possível identificar duas fases distintas, o biocarvão produzido a partir da serragem e as partículas magnéticas obtidas com os espinélios de Fe, o que levou à inovadora denominação de carbono-ferritas. Os materiais apresentaram pequeno tamanho (nanopartículas) e elevada magnetização de saturação (M s ). A maior parte das amostras apresentou baixa magnetização remanescente (M r ) e baixa coercitividade (H c ), levando ao comportamento de materiais magnéticos macios, o que permite que sejam testados em núcleos de transformadores, indutores, motores, geradores e demais dispositivos onde as perdas de energia precisam ser baixas. Algumas amostras apresentaram comportamento de materiais magnéticos duros (M r e H c elevados), importante em equipamentos eletrônicos, ímãs permanentes e demais aplicações onde é desejável manter a magnetização no material. Em função da estrutura altamente porosa e elevada superfície específica, as carbono-ferritas foram testadas para avaliar a capacidade de adsorver o chumbo (Pb). A remoção desse metal pesado em água, ação de grande impacto ambiental, foi realizada com sucesso, pois a capacidade de adsorção das amostras produzidas foi até quatro vezes maior que a do carvão ativado comercial utilizado para comparação. Palavras-chave: Nanomagnetismo. Serragem. Espinélios de Fe sintéticos. Adsorvente magnético. Metal pesado.