De nanohidrometalurgia magnética a superpartículas Janus: integração entre óxido de ferro e ouro

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Mattioni, João Victor
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Janus; Magnetic nanohydrometallurgy; Nanohidrometalurgia magnética; Nanoparticles; Nanopartículas; Ranelate; Ranelato; Superparticles; Superpartículas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-172002/

As interações químicas entre ouro e óxido de ferro abrem portas para uma ampla gama de possibilidades, desde a recuperação seletiva de metais até a criação de materiais multifuncionais avançados. Essas interações, que podem variar desde a formação de simples ligações químicas até a construção de estruturas hierárquicas complexas, permitem combinar as propriedades distintas de cada componente em novos contextos. Ao aprofundar o estudo dessas interações, busca-se não apenas compreender os mecanismos subjacentes, mas também explorar o potencial de inovação tecnológica que elas oferecem. No Capítulo 1, as interações entre ouro e óxido de ferro foram estudadas através da nanohidrometalurgia magnética, na qual a química de coordenação entre as nanopartículas desses materiais foi explorada em detalhes. Utilizando nanopartículas de óxido de ferro sintetizadas por coprecipitação alcalina, investigamos a captura de nanopartículas de ouro, estabilizadas por íons ranelato. O ranelato desempenhou um papel essencial na formação de nanopartículas de ouro por meio da formação de ligações diretas entre ouro e carbono, ao mesmo tempo que se coordenou à superfície do óxido de ferro através dos seus carboxilatos. Dependendo das condições experimentais, observamos que as interações entre as nanopartículas variaram desde coordenações químicas estáveis e permanentes até interações eletrostáticas reversíveis, demonstrando a versatilidade e sensibilidade do sistema às condições de síntese. No Capítulo 2, a pesquisa avança para o desenvolvimento de novos materiais baseados nas interações entre ouro e óxido de ferro, com ênfase na síntese de superestruturas complexas. Em particular, o capítulo aborda as Superpartículas Magnéticas Janus, que, inspiradas no deusromano Janus, apresentam uma dualidade funcional entre suas faces. Elas foram construídas partindo-se de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro, sintetizadas em diferentes formatos por termodecomposição, que atuam como blocos de construção para a criação das superestruturas, através da aglomeração controlada em ambientes confinados, como micelas de surfactantes ou gotículas de spray. Modulando-se a hidrofobicidade da superfície das superpartículas magnéticas com concentrações crescentes de dodecilsulfato de sódio, elas se mostraram capazes de estabilizar emulsões de cera de parafina fundida em água em diferentes profundidades. Finalmente, a porção de óxido de ferro exposta à fase aquosa é modificada quimicamente com grupos amina para facilitar a deposição e o crescimento de ouro metálico. Esse processo resulta na formação das Superpartículas Magnéticas Janus, que combinam as propriedades magnéticas do óxido de ferro com as propriedades ópticas e catalíticas do ouro.