REVELANDO A SÍNTESE E O SCALEUP DE NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA

Felipe Anchieta e SIlva; Thenner Silva Rodrigues; José Carlos Costa da Silva Pinto; Argimiro R. Secchi

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Trabalho

Título do Trabalho

REVELANDO A SÍNTESE E O SCALEUP DE NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA

Autores

Felipe Anchieta e SIlva
Thenner Silva Rodrigues
José Carlos Costa da Silva Pinto
Argimiro R. Secchi

Modalidade

Resumo

Área temática

Modelos estatísticos

Data de Publicação

10/02/2025

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/conbrapa2024/975036-revelando-a-sintese-e-o-scaleup-de-nanoparticulas-de-magnetita

ISBN

978-65-272-1163-1

Palavras-Chave

Nanopartículas de Magnetita (Fe3O4), Nanopartículas Superparamagnéticas, Aumento de Escala, Síntese de Nanopartículas, Design of Experiments (DoE), Planejamento experiamental,

Resumo

Nanopartículas exibem propriedades distintas devido ao seu tamanho reduzido, variando de 1 a 100 nm, em comparação com materiais em escala macroscópica. Essa mudança transformadora da escala macro para a nano influencia a razão superfície-volume, os parâmetros da rede cristalina e a energia superficial das nanopartículas. A redução dos parâmetros da rede altera a estrutura geométrica e eletrônica, aumentando a reatividade, a área de superfície, os níveis de energia superficial, o magnetismo e reduzindo o ponto de fusão, o que promete inovações em catálise, medicina e eletrônica. No entanto, a produção de nanopartículas normalmente é limitada a volumes entre 0,1 e 1,0 L em escala laboratorial. Para superar essa limitação, este estudo explorou o efeito da ampliação de escala na síntese de nanopartículas. As nanopartículas de magnetita (Fe3O4), sintetizadas por coprecipitação, são candidatas ideais para investigar os fatores de escalonamento devido à sua produção simples e de baixo custo, necessitando apenas de hidróxido de sódio (NaOH), sulfato de ferro (II) (FeSO4), cloreto de ferro (III) (FeCl3) e água à temperatura ambiente, sob agitação mecânica por 5 minutos. Além disso, este estudo teve como objetivo analisar a influência do fator de escala nos parâmetros de composição ótimos para a síntese de nanopartículas de Fe3O4 com propriedades aprimoradas. Uma abordagem de design de experimentos (DoE) foi utilizada para determinar a correlação entre variáveis, realizar um modelo preditivo, otimizar o tamanho das partículas, o custo e as propriedades magnéticas. A síntese foi ampliada em 1, 2, 5, 10 e 20 vezes, resultando em volumes finais de 0,2, 0,4, 1,0, 2,0 e 4,0 L. As nanopartículas de Fe3O4 foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios X (XRD), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e medições magnéticas para estudar sua morfologia, tamanho, estrutura, propriedades eletrônicas e magnéticas. As imagens de TEM das nanopartículas de Fe3O4 exibiram tamanhos de partículas entre 1 e 10 nm. O modelo estatístico indicou que os íons de ferro são a variável mais significativa no controle do tamanho das partículas, seguidos pelo pH e tempo, enquanto a concentração de NaOH não foi significativa nas condições analisadas. Os padrões de XRD das nanopartículas de Fe3O4 mostram picos de difração compatíveis com a magnetita. Os espectros de XPS de Fe 2p, representando uma razão Fe²?/Fe³? de 0,5, conforme esperado da estequiometria da Fe3O4. As medições de propriedade magnética das nanopartículas de Fe3O4 demonstram comportamento superparamagnético, onde os valores de magnetização de saturação ficaram entre 5,29 e 8,88 emu/g, e os campos coercitivos são 192 e 506 Oe.

Título do Evento: 3ª Conferência Brasileira de Planejamento Experimental e Análise de Dados
Título dos Anais do Evento: Anais da 3ª Conferência Brasileira de Planejamento Experimental e Análise de Dados
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

SILVA, Felipe Anchieta e et al.. REVELANDO A SÍNTESE E O SCALEUP DE NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA.. In: Anais da 3ª Conferência Brasileira de Planejamento Experimental e Análise de Dados. Anais...Rio de Janeiro(RJ) Rio de Janeiro, 2025. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/conbrapa2024/975036-REVELANDO-A-SINTESE-E-O-SCALEUP-DE-NANOPARTICULAS-DE-MAGNETITA. Acesso em: 12/07/2025