Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5622993 bytes, checksum: 5f55f5275c3e644a55c5f60e02cff6ad (MD5) Previous issue date: 2012-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ferrites are well studied materials due to their wide application as: gas detector, optical, electronic and magnetic devices, catalyst and pigments. In the synthesis of materials, the properties are extremely influenced by the synthesis method. In this work, four methods were used in the synthesis of spinel ferrites with composition Zn1-xCuxFe2O4 (x = 0,0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,0). These were: microwave assisted hydrothermal method (HMO), polymeric precursor (PP), solid state reaction (ES) and thermal decomposition (CA). The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, ultraviolet and visible spectroscopy (UV-Vis), surface area analysis by the BET method e field emission scanning electronic microscopy (FE-SEM). The synthesis realized with different methods presented very distinct results according to the characterization methods. The sample with composition Zn0,75Cu0,25Fe2O4 was selected as standard for comparison among the applied methods. Samples obtained by the hydrothermal method presented high surface area (128 m2.g-1) and using the particle size obtained by BET and crystallite size calculated from the XRD patterns, it was estimated that there is about 1 crystallite per particle. All samples had high short- and long-range disorder. The sample synthesized by de PP method presented the highest crystallinity, with high short and long range order, leading to a high photoconductivity, intermediary surface area due to the sintering among small particles. The CA method presented an intermediate characteristic between the PP and ES methods. Comparing to HMO method, the PP, ES and CA ones presented small surface areas (not exceeding 2 m2.g-1), and about 9 times more crystallites per particle. Generally, the formation of ZnFe2O4 spinel was achieved by all methods applied, with the synthesis of CuFe2O4 was not possible depending on the reaction media or at lower temperatures. / As ferritas são materiais bastante estudados devido às diversas aplicações como: detector de gases, dispositivos ópticos, eletrônicos e magnéticos, catalisadores e pigmentos. Na síntese de materiais, essas propriedades são influenciadas pelo método de síntese. Neste trabalho, quatro métodos foram empregados na síntese das ferritas do tipo espinélio com composição Zn1-xCuxFe2O4 (x = 0,0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,0). Estes foram: o hidrotermal assistido por micro-ondas (HMO), o precursor polimérico (PP), reação no estado sólido (ES) e decomposição térmica (CA). As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, espectroscopia na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis), análise de área superficial pelo método de BET e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC). Nas sínteses realizadas pelas diferentes metodologias, resultados diferentes foram obtidos em todas as técnicas empregadas. A amostra de composição Zn0,75Cu0,25Fe2O4 foi utilizada como composição padrão como comparação entre os métodos. Amostras obtidas pelo método hidrotermal apresentaram elevada área superficial (128 m2.g-1) e utilizando o tamanho de partícula calculado pelo BET e o tamanho de cristalito calculado pela difração, pode ser estimado que praticamente há cerca de 1 cristalito por partícula. Todas as amostras apresentaram elevada desordem a curto e a longo alcance. A amostra sintetizada pelo método PP apresentou a maior cristalinidade, com elevada ordem a curto e longo alcance, gerando alta fotocondutividade, com área superficial intermediária, devido à sinterização entre partículas pequenas. O método CA, em geral, apresentou comportamento intermediário entre o método PP e ES. Os métodos PP, ES e CA, quando comparados ao método HMO, apresentaram pequena área superficial (não excedendo 2 m2.g-1) e cerca de 9 vezes mais cristalitos por partícula. De um modo geral, a formação do espinélio ZnFe2O4 foi alcançada por todos os métodos utilizados, enquanto a síntese do CuFe2O4 não foi possível em alguns meios reacionais ou em temperaturas mais baixas.

We have modeled some magnetic systems, which consists of a number of sublattices, in the mean field approximation. This is possible in crystalline systems formed by two or more magnetic ions coupled by specific interactions such as the crystal field, exchange, among others. The main idea is to solve the microscopic Hamiltonian that models a given magnetic system in order to obtain their magnetic equation of state: M (H, T). For this, we use the appropriate arrangements to different magnetic (ferro-, ferri- and antiferro- magnetic) scheme sublattices. From the solutions of the Hamiltonian (eigenvalues and eigenvectors), physical quantities of interest were determined. In principle we consider systems with localized magnetism due to 3d and 4f electrons with the participation of non-magnetic ligands including 3d-4f systems with the presence of crystal field. In this dissertation we use the model of two-and three sublattices in order to obtain the equation of state for the following systems: RKKY exchange in RNi2B2C, superexchange in (Y3-zRz)(T1xFe1-x)(T2yFe3-y)O12, LixFe3- xO4 and (NixMn1-x)1.5[Cr(CN)6]. In these formulas, R represents a rare earth ion, T1 and T2 represent non-magnetic ions. Some representative cases are presented to illustrate the different equations of state and behavior of sublattices, metamagnetism, temperature compensation, etc. The extension to other similar systems can be direct or need to incorporate additional phenomenological parameters. / Consideramos neste estudo sistemas magnéticos modeláveis mediante sub- redes na aproximação do campo médio. Isto é possível em sistemas cristalinos formados por dois ou mais íons magnéticos acoplados por interações específicas como as do campo cristalino, troca, entre outros. A ideia central é resolver o hamiltoniano microscópico que modela um determinado sistema magnético de maneira a se obter sua equação de estado magnética: M(H,T). Para isto usamos o esquema de sub- redes adequado a diferentes arranjos magnéticos (ferro-, ferri- e antiferro- magnéticos). Com as soluções do hamiltoniano (autovalores e autovetores), grandezas físicas de interesse foram determinadas. Em princípio, consideramos sistemas com magnetismo localizado devido a elétrons 3d e 4f com participação de ligandos não magnéticos incluindo sistemas 3d-4f com presença de campo cristalino. Neste trabalho de dissertação empregamos o modelo de duas e três sub- redes para obter as equações de estado nos seguintes sistemas: troca tipo RKKY em RNi2B2C, supertroca em (Y3-zRz)(T1xFe1-x)(T2yFe3-y)O12, LixFe3-xO4 e (NixMn1- x)1.5[Cr(CN)6]. Nestas fórmulas, R representa um íon de terra rara, T1 e T2 representam íons não magnéticos. Alguns casos representativos são apresentados para exemplificar as diferentes equações de estado e comportamento das sub- redes, metamagnetismo, temperatura de compensação etc. Em princípio, a extensão para outros sistemas semelhantes, usando os modelos apresentados aqui, pode ser direta ou precisar incorporar parâmetros fenomenológicos adicionais.

Neste trabalho, a estrutura local e média de nanopartículas foi estudada utilizando-se métodos de espalhamento e difração de raios X. Os métodos utilizados foram: Análise da Função de Distribuição de Pares Atômicos (Atomic Pair Distribution Function Analysis, em inglês) para o estudo do ordenamento estrutural de curto alcance, Refinamento de Rietveld e Modelamento Total do Perfil de Difração de Pó para o estudo do ordenamento médio. Os materiais estudados foram: nanopartículas de KY3F10 dopadas com Tb, nanocubos núcleo-camada (core-shell, em inglês) de FeO-Fe3O4 e nanopartículas de ferritas de Mn-Zn. O trabalho teve como objetivo demonstrar como os métodos mencionados podem ser utilizados de forma complementar para fornecer informações de curto, médio e longo alcance usando-se dados de espalhamento e difração de raios X. Neste trabalho, ressalta-se a importância de cada método no estudo da estrutura cristalina e demonstra avanço e desenvolvimento de metodologias para a sua aplicação. / In this work, local and average structure of nanoparticles were studied using X-ray scattering and diffraction methods. The methods used were: Atomic Pair Distribution Function Analysis to study the short-range ordering, Rietveld refinement and Whole Powder Pattern Modelling to study the long-range ordering. The studied materials were: Tb-doped KY3F10 nanoparticles, core-shell FeO-Fe3O4 nanocubes and Mn-Zn ferrite nanoparticles. The objective of this work was to demonstrate how the methods mentioned can be used in a complementary way to provide short, average and long range information about the structure using X-ray scattering and diffraction data. The importance of each method to study the crystalline structure is highlighted demonstrating progress and development of methodologies for its application.

Neste trabalho, a estrutura local e média de nanopartículas foi estudada utilizando-se métodos de espalhamento e difração de raios X. Os métodos utilizados foram: Análise da Função de Distribuição de Pares Atômicos (Atomic Pair Distribution Function Analysis, em inglês) para o estudo do ordenamento estrutural de curto alcance, Refinamento de Rietveld e Modelamento Total do Perfil de Difração de Pó para o estudo do ordenamento médio. Os materiais estudados foram: nanopartículas de KY3F10 dopadas com Tb, nanocubos núcleo-camada (core-shell, em inglês) de FeO-Fe3O4 e nanopartículas de ferritas de Mn-Zn. O trabalho teve como objetivo demonstrar como os métodos mencionados podem ser utilizados de forma complementar para fornecer informações de curto, médio e longo alcance usando-se dados de espalhamento e difração de raios X. Neste trabalho, ressalta-se a importância de cada método no estudo da estrutura cristalina e demonstra avanço e desenvolvimento de metodologias para a sua aplicação. / In this work, local and average structure of nanoparticles were studied using X-ray scattering and diffraction methods. The methods used were: Atomic Pair Distribution Function Analysis to study the short-range ordering, Rietveld refinement and Whole Powder Pattern Modelling to study the long-range ordering. The studied materials were: Tb-doped KY3F10 nanoparticles, core-shell FeO-Fe3O4 nanocubes and Mn-Zn ferrite nanoparticles. The objective of this work was to demonstrate how the methods mentioned can be used in a complementary way to provide short, average and long range information about the structure using X-ray scattering and diffraction data. The importance of each method to study the crystalline structure is highlighted demonstrating progress and development of methodologies for its application.