Síntese de nanopartículas de Ni/Ni3C via decomposição térmica na presença dos pares ligantes oleilamina/ácido oleico e oleilamina/óleo de palmiste

Abstract

Nesta dissertação foi realizado um estudo sistemático e comparativo da influência dos pares ligantes oleilamina/ácido oleico e oleilamina/óleo de palmiste nas propriedades estruturais e morfológicas de nanopartículas de Ni/Ni3C sintetizadas via decomposição térmica. A investigação foi fundamentada em técnicas convencionais à caracterização de materiais e através da inspeção local por espectroscopia de correlação angular γ - γ perturbada (CAP) utilizando a sonda 111In( 111Cd). Para abordagem experimental foram produzidas amostras radiotivas (dopadas com radioisótopo 111In( 111Cd)) e não-radioativas (sem radioisótopos). As amostras não-radiotivas foram produzidas através da decomposição de acetilacetonato de Ni (II), em atmosfera inerte de nitrogênio, na presença dos pares ligantes como solventes, sendo adotada a temperatura de nucleação de 170 °C e temperatura de crescimento de 240 °C, respectivamente. Além disso, foram sintetizadas nanopartículas utilizando o par ligante oleilamina/ácido oleico a 290 °C, no intuito de averiguar a influência da temperatura de crescimento nas propriedades estruturais desses sistemas. A síntese das amostras radioativas seguiu as mesmas condições descritas para as amostras não-radioativas, apresentando como diferencial a inserção do núcleo sonda dutante as etapas de nucleação e crescimento, através do mecanismo de difusão. Como parâmetro comparativo às nanopartículas sintetizadas, o núcleo sonda também foi difundido em fio de Ni cfc-de alta pureza a 620 °C, com intuito de investigar as interações hiperfinas ocorridas para o núcleo sonda neste ambiente cristalino. Assim, as amostras não-radioativas foram caracterizadas por DRX, TEM, magnetização, TGA/DSC e FTIR, enquanto as amostras radiotivas foram caracterizadas por CAP em uma ampla faixa de temperatura -243 a 420 °C (30 a 693 K). Os resultados obtidos para as amostra não-radiotivas mostraram a influência da temperatura de crescimento nas propriedades estruturais das amostras, propiciando a formação de nanopartículas de Ni/Ni3C a 240 °C e Ni3C a 290 ºC. No âmbito da influência dos ligantes nas propriedades das nanopartículas, os resultados mostraram que nanopartículas obtidas utilizando óleo de palmiste apresentam maior tamanho, maior fração de Ni3C e menor magnetização de saturação, quando comparadas à nanopartículas sintetizadas com ácido oleico. Os parâmetros referentes às interações hiperfinas nas nanopartículas, não indicaram a presença das fases Ni-hcp e Ni-cfc nos espectros de rotação de spin, sugerindo a formação de nanopartículas do tipo caroçocasca para amostras contendo as fases Ni/Ni3C. As análises térmicas (TGA/DSC) e medidas de CAP em atmosfera inerte, a altas temperaturas, indicaram o mecanismo de transição de fase das regiões de Ni3C para Ni-cfc acima de 330 °C (~600 K), culminado na formação de nanopartículas do tipo Ni-cfc com invólucro grafítico. Os resultados de CAP mostraram ainda informações referentes às regiões de interfaces entre Ni e grafite, evidenciando a existência de regiões de magnestimo fraco e elevada frequência quadrupolar, após o tratamento térmico à 420 °C (693 K). Estes aspectos indicam aplicabilidade do óleo de palmiste na síntese de nanopartículas, e mostram o poder de resolução da espectroscopia CAP na aquisição de informações indetectáveis por técnicas convencionais aplicadas na caracterização de materiais, de modo que as caracterizações obtidas no trabalho, foram complementares e fundamentais para a descrição do sistema de interesse.