Caracterização e determinação da ocupação catiônica de nanopartículas de magnetita dopadas com ítrio

Abstract

A dopagem de ítrio em nanopartículas de óxido de ferro altera significativamente suas propriedades coloidais, mesmo em concentrações baixas (menores que 1%). Fluidos magnéticos obtidos com estas partículas se mostram muito estáveis, mantendo-se anos sem decantação ou floculação. Entretanto, pouco se sabe a respeito da origem destas alterações, mesmo o posicionamento relativo do ìtrio nas nanopartículas gera controvérsia. Neste trabalho foi realizada uma investigação das propriedades físicas destas nanopartículas. Para tanto, nanopartículas de ferrita com e sem dopagem de ítrio foram sintetizadas e uma caracterização química e estrutural foi feita em ambas, fluidos magnéticos com as duas espécies de nanopartículas também foram preparados. As técnicas utilizadas neste trabalho para a caracterização das nanopartículas foram Fluorescência de Raios X (XRF) e Espectroscopia de Emissão Ótica com Plasma Acoplado (ICP/AES) para a caracterização estequiométrica, Difração de Raios X (DRX) para a caracterização morfológica, permitindo estimar as dimensões das nanopartículas e o parâmetro de rede. Um experimento de microeletroforese também foi realizado para estimar o potencial eletrostático na superfície das nanopartículas e o valor encontrado para as nanopartículas com ítrio foi de 27% maior do que para as sem ítrio. Além destas técnicas, a espectroscopia da Fina Estrutura de Absorção de Raios X (XAFS) foi utilizada para a determinação da ocupação os cátions de ítrio na rede cristalina. A caracterização tornou evidente que o ítrio não altera de forma significativa as características estruturais das nanopartículas, como o parâmetro de rede e o diâmetro médio, porém as propriedades coloidais, como o potencial zeta, são drasticamente alteradas.