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Title in Portuguese: Funcionalização da superfície de nanopartículas magnéticas de ferritas para aplicação em filmes finos de politiofeno: fulereno
Title: Surface functionalization of ferrite magnetic nanoparticles for application in thin films of polythiophene: fullerene
Author: Vasconcelos, Vitória Maria Rodrigues
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Co-advisor(s): Santos, Luis Paulo Mourão dos
Keywords: Ciência dos materiais
Nanopartículas
Filmes finos
Surface functionalization
Magnetic ferrite nanoparticles
Polythiophene
Fullerene
Issue Date: 3-Feb-2020
Citation: VASCONCELOS, V. M. R. Funcionalização da superfície de nanopartículas magnéticas de ferritas para aplicação em filmes finos de politiofeno: fulereno. 2020. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Portuguese: A investigação das propriedades físicas de materiais em função da redução da dimensionalidade tornou-se um dos assuntos mais abordados em nanotecnologia. Nesse contexto, o presente trabalho de dissertação propõe-se em sintetizar nanopartículas magnéticas de ferritas MFe 2 O 4 (M=Co, Ni ou Zn) pelo método sol-gel proteico e funcionalizá-las com ácido etanoico (acético), a fim de promover impedimento estérico na superfície das nanoestruturas para potencial aplicação em camada fotoativa de Células Solares Poliméricas (CSP). Nessa perspectiva, os pós das nanopartículas de ferritas não modificadas, isto é, sem ácido etanoico adsorvido, foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX), apresentando uma única fase cristalográfica referente à estrutura de espinélio cúbico, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) indicando diâmetros médios de partículas de 6,5, 12 e 11 nm para as amostras de CoFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 e ZnFe 2 O 4, respectivamente, Espectroscopia Mössbauer (MS) identificando a sobreposição das linhas sexteto (ordenamento ferrimagnético) e dubleto (fase superparamagnética) para as ferritas de cobalto e níquel, enquanto que a amostra de zinco demonstrou-se paramagnética, Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM) indicando comportamento ferromagnético mole com magnetização de saturação (M s ) inferior aos respectivos materiais bulk, Espectrofotometria UV-Visível (UV-Vis) caracterizando amostras semicondutoras, cujos valores de gap óptico obtidos foram de 1,37, 1,75 e 2,12 eV para as ferritas cobalto, níquel e zinco, respectivamente, e Análise térmica (TA) demonstrando a eficiência do método sol-gel proteico na síntese de nanoestruturas termicamente estáveis. As nanopartículas funcionalizadas foram caracterizadas por Espectroscopia no Infraver- melho com Transformada de Fourier (FTIR), apresentando os modos vibracionais referentes ao agente modificante (ácido etanoico), enquanto que as dispersões coloidais das nanoestruturas modificadas e dispersas em orto-diclorobenzeno foram avaliadas por Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), ao qual constatou-se a diminuição do diâmetro solvodinâmico (D M ) e índice de polidispersão (IPD) das amostras CoFe 2 O 4 e NiFe 2 O 4 modificadas com 30, 180 e 720 μL de ácido etanoico.
Abstract: The investigation of the physical properties of materials due to the reduction of dimensionality has become one of the most discussed subjects in nanotechnology. In this context, the present dissertation proposes to synthesize magnetic nanoparticles of ferrites MFe 2 O 4 (M=Co, Ni or Zn) by the proteic sol-gel method and to functionalize them with ethanoic acid (acetic), in order to promote steric impediment on the surface of the nanostructures for potential application in a photoactive layer of Polymeric Solar Cells (PSC). In this perspective, the powders of the unmodified ferrite nanoparticles, that is, without adsorbed ethanoic acid, were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), presenting a single crystallographic phase referring to the cubic spinel structure, Transmission Electron Microscopy (TEM) indicating average particle diameters of 6.5, 12 and 11 nm for the samples of CoFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 and ZnFe 2 O 4 , respectively, Mössbauer Spectroscopy (MS) identifying the overlapping of the sextet (ferrimagnetic ordering) and doublet (superparamagnetic phase) lines for cobalt and nickel ferrites, while the sample of zinc was shown to be paramagnetic at room temperature, Vibrating Sample Magnetometry (VSM) indicating soft ferromagnetic behavior with saturation magnetization (M s ) inferior to the respective materials bulk, Ultraviolet-Visible Spectrophotometry (UV-Vis) featuring semiconductor samples, with values of optical gap obtained were 1.37, 1.75 and 2.12 eV for cobalt, nickel and zinc ferrites, respectively, and Thermal analysis (TA) demonstrating the efficiency of the proteic sol-gel method in the synthesis of nanostructures thermally stable. The functionalized nanoparticles were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), presenting the vibrational modes related to the modifying agent (ethanoic acid), while the colloidal dispersions of the modified and dispersed nanostructures in ortho-dichlorobenzene were evaluated by Dynamic Light Scattering (DLS), which showed a decrease in the solvodynamic diameter (D M ) and polydispersity index (PDI) of the samples CoFe 2 O 4 and NiFe 2 O 4 modified with 30, 180 and 720 μL ethanoic acid.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50715
metadata.dc.type: Dissertação
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