Produção e caracterização de partículas magnéticas por deposição eletroquímica

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como objetivo a caracterizacao morfologica e magnetica de particulas obtidas por deposicao eletroquimica. Os depositos foram realizados em uma cuba eletrolitica com o apoio de um potenciostato/galvanostato. Foram utilizados dois tipos de solucoes: metanolica e aquosa, onde foram solubilizados sulfato de niquel hexahidratado (NiSO4.6H2O), sulfato ferroso amoniacal hexahidratado (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O), molibdato de sodio bihidratado (Na2MoO4.2H2O), sacarina sodica (C7H4NaO3S.2H2O) e citrato de sodio (Na3C6H5O7.2H2O). A partir dos dados obtidos pelas ciclovoltametrias foram extraidos os potenciais de deposicao para as particulas magneticas. Estes potenciais foram a base para a eletrodeposicao potenciostatica. Atraves das imagens obtidas com o MEV, verificou-se a dependencia da morfologia das particulas geradas pela eletrodeposicao com a razao de sacarina em relacao ao citrato de sodio. Para solucoes aquosas foi observada uma relacao empirica que permite controlar o tamanho das nanoparticulas atraves da concentracao da solucao. A tecnica EDS permitiu realizar a analise quimica dos elementos depositados e se chegou a valores muito proximos dos valores que definem a liga Supermalloy. Imagens em MET foram realizadas apenas para a amostra de 5 mM produzidas com solucao aquosa revelando particulas de ate 4 nm. De maneira geral, ocorre aumento na densidade das particulas em funcao do tempo de deposicao. A partir de um dado momento, as particulas ja depositadas servem de suporte para o surgimento e crescimento de outras particulas sobrepondo as primeiras na forma de camadas. As medidas magneticas realizadas a 300 K mostraram um comportamento diferente entre as amostras produzidas por solucoes metanolicas e aquosas. Em solucoes aquosas foram obtidos valores de remanencia de 6% e coercividade de 40 Oe para particulas de 20 nm. Em solucoes metanolicas tanto a remanencia como a coercividade apresentaram um decaimento quase linear em funcao do tamanho das particulas. A remanencia ficou entorno de 13 % e a coercividade em 110 Oe. Os resultados obtidos com as solucoes aquosas mostraram-se mais promissores do que com as solucoes metanolicas tanto na facilidade com que a deposicao eletroquimica ocorria, como a quantidade superior de particulas distribuidas sobre o substrato, assim como nas propriedades magneticas.

Abstract: This work aims the morphological and magnetic characterization of particles obtained by electrochemical deposition. The deposits were made in an electrolytic cell with the support by a potentiostat/galvanostat. Two kinds of solution were used: methanolic and watered, in which were solubilized with nickel sulfate hexahydrate (NiSO4.6H2O), ammonium ferrous sulfate hexahydrate (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O), sodium molybdate dihydrate (Na2MoO4.2H2O), saccharin (C7H4NaO3S.2H2O) and sodium citrate (Na3C6H5O7.2H2O). The deposition potential for the magnetic particles were extracted from the data obtained by ciclovoltammetry. These potentials were the basis for the potentiostatic electrodeposition. Through the images obtained with the SEM, were found the morphology dependence of morfology of particles produced by electrodeposition with saccharin ratio relative to sodium citrate. For aqueous solutions it was observed empirical relationship which allows to control the size of the nanoparticles by concentration of solution. The EDS technique allowed the chemical analysis of the elements deposited and the values were close to those that define the league Supermalloy. TEM images were taken just for the sample produced using 5 mM aqueous solution. Generally speaking, there is an increase in particle density due to the deposition time. From a certain moment the particles already deposited serve as support for the emergence and growth of other particles overlaying the first in the form of layers. The magnetic measurements performed at 300 K showed a different behavior between the samples produced by aqueous and methanolic solutions. In aqueous solutions remanence values of 6% and coercivity of 40 Oe for particle size of 20 nm were obtained. In methanolic solutions both remanence and coercivity showed decay almost linear as a function of particle size. The remanence was around 13% and at 110 Oe coercivity. The results obtained with aqueous solutions proved to be more promising than with methanolic solutions, both in ease with which the electrochemical deposition occurred as well as in the bigger quantity of particles distributed on the substrate and in magnetic properties.