O uso de líquidos iônicos na obtenção de materiais magnéticos nanoestruturados

Abstract

As propriedades dos materiais magnéticos são fortemente influenciadas pelo diâmetro, morfologia e distribuição de tamanho das partículas. Neste sentido, a busca por novos materiais magnéticos e por métodos alternativos de síntese com tamanho e forma controlados, através do uso de moduladores e reagentes menos tóxicos, continua sendo um desafio. Esse tipo de material encontra aplicações especiais em controle de poluição ambiental, biomedicina e catálise. Neste trabalho reporta-se a obtenção de uma nova classe de materiais magnéticos baseados em dispersões estáveis de nanopartículas de -Fe2O3 ou CoFe2O4 com a superfície modificada no líquido iônico BMI.BF4. As amostras foram caracterizadas por raios X, microscopia eletrônica de transmissão, medidas de magnetização e espectroscopia Raman. A estabilidade das nanopartículas foi explicada pela formação de uma camada protetora semi-organizada composta de agregados supramoleculares do tipo [(BMI)2(BF4)3]-. Também é apresentado um processo de síntese e modificação de nanopartículas magnéticas, em uma só etapa, através da decomposição térmica do Fe(acac)3 em BMI.NTf2, como solvente, e oleilamina. Esse processo pode ser utilizado para a síntese de ferritas do tipo MFe2O4 ( com M= Co, Ni, Mn) pela adição do precursor de acetilacetonato do metal desejado. A temperatura e o tempo de reação utilizado são inferiores aos reportados na literatura. O tamanho e morfologia das nanopartículas podem ser modulados pela temperatura ou tempo de reação. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The properties of these magnetic materials are strongly influenced by the diameter, shape and size distribution of the nanoparticles. Therefore, the search for new magnetic materials and for alternative methods that allow the synthesis of these magnetic nanoparticles with controlled size and shape using modulate fluids and less toxic reactants is still a challenge. These kinds of materials find special applications in environmental pollution control, biomedicine and catalysis. Here we reported a disclosure of new class of magnetic material based on a stables dispersions of surface modified -Fe2O3 or CoFe2O4 nanoparticles in the BMI.BF4 ionic liquid. The magnetic NPs were characterized by X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and magnetic measurements. The stability of the nanoparticles in BMI.BF4 was explained by the formation of a semi-organized protective layer composed of supramolecular aggregates in the form of [(BMI)2(BF4)3]-. We also report an easy synthesis of magnetic nanoparticles by thermal decomposition of Fe(acac)3 as a precursor, BMI.NTf2 as solvent and oleylamine. These process can be extended to the synthesis of MFe2O4 nanoparticles ( with M= Co, Ni, Mn) by simple adding a different metal acetylacetonate precursor to the mixture. The reaction temperature is lower than those used in the decomposition processes reported above. The size and shape of these nanoparticles can be modulated by the reaction temperature or time.