Materiale hibride organo anorganice

DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Materiale hibride organo anorganice

Referat despre Materiale hibride organo anorganice
1. FILME HIBRIDE ORGANO-ANORGANICE CE CONTIN OXIZI DE FIER
Pentru prepararea filmelor hibride organic-anorganice ce contin ioni de fier s-a dezvoltat o noua metoda ce se bazeaza pe depunerea electrolitica, la catod, a nanoparticulelor de oxid de fier,in situ, intr-o matrita polielectrolitica. Matrita polimerica este necesara pentru a preveni aglomerarea particulelor de oxid de fier, cauzata de fortele Van der Waals si interactiile magnetostatice dintre particule.Materialele compozite obtinute combina proprietatile avantajoase ale componentelor organice si anorganice,observandu-se ca prezinta si proprietati magnetice, fiind superparamagnetice.

Materialele magnetice nanostructurale sunt studiate pentru capacitatea mare de stocare magnetica, circuite integrate, imagini color, racitoare magnetice si pentru aplicatiile lor biomedicale.Un obstacol critic in confectionarea si mentinerea la nanoscala a materialului magnetic este tendinta de aglomerare.Pentru a preveni acest lucru, nanoparticulele materialelor magnetice au fost izolate intr-o matrice polimerica, dezvoltandu-se astfel,materiale hibride avansate.Aplicatii noi ale materialelor superparamagnetice se refera la dezvoltarea tehnicilor avansate de depunere a acestora in filme subtiri.

Depunerea electrolitica,la catod, in filme subtiri este o tehnica noua de preparare a produselor ceramice. Aceasta metoda aduce oportunitati noi in electrosinteza filmelor subtiri nanostructurale si a pulberilor din solutii apoase ale sarurilor metalice.

Procedeul experimental implica realizarea a doua solutii stoc ,folosindu-se clorura ferica hidratata cu 6 molecule de apa (FeCl3• 6H2O), clorura feroasa cristalizata cu 4 molecule de apa (FeCl3• 4H2O) si clorura de polidialildimetilamoniu(PDDA) .Solutia stoc 1 contine 3,3 mMFeCl3 , 1,65m MFeCl2 si 1g/L PDDA.Solutia stoc 2 contine 3,3 mMFeCl3 , 1,65mMFeCl2 si 0,5 g/L PDDA. Apa deionizata a fost deaerata inainte de a prepara solutiile folosind gaz cu 93% Ar – 7% H2.Curgerea gazului a fost mentinuta prin solutie pe durata depunerii si prin camera de uscare a filmelor.

Celula electrochimica pentru depunere include un substrat catodic aflat intre doi electrozi de masura paraleli confectionati din platina. Filmele au fost depozitate pe folii catodice de platina (50x50x0,1nm) la densitatea curentului de 10 mA/cm2.Substraturile de platina au fost cantarite inainte si dupa experimentele de depunere urmata de uscare la temperatura camerei timp de 48 de ore.Dupa uscare,depozitele electrolitice au fost razuite de pe electrozii de Pt pentru anaaliza termogravimetrica si masuratori magnetice.In metoda de depunere alectrolitica la catod, Ph-ul ridicat din regiunea catodica arata formarea particulelor coloidale, ce precipita la electrod.Reducerea apei este reactia catodica ce genereaza OH¯:
2H2O + 2e¯ → H2 + 2OH¯

Depunerea electrolitica din solutiile stoc 1 si 2 are ca afect formarea de depozite catodice.Masa depozitului creste linear cu timpul de depunere, asa cum se arata si in fig.1:

Rezultatele modelarii termodinamice indica faptul ca speciile de Fe precipita ca Fe3O4 in conditii bazice, la un raport molar Fe2+ : Fe3+ de 1: 2 in mediu oxidant:
Fe2+ + 2 Fe3+ + 8OH¯= Fe3O4 + 4H2O

Depunerea electrolitica la catod este asemanatoare cu metoda chimica umeda pentru pulberi ceramice, proces ce utilizeaza o baza electrogenerata in locul alcaliilor.Se poate sugera ca speciile de Fe precipita ca Fe3O4.Oricum, cand precipitarea oxidului de fier se realizeaza intr-o matrice polimerica, nu se exclude posibilitatea formarii altor faze(de exemplu,s-a observat formarea Fe2O3). Fe3O4 poate exista intr-o forma stabila din punct de vedere termodinamic α-Fe2O3(hematita) si o forma metastabila γ- Fe2O3(maghemita). α-Fe2O3 este antiferomagnetic cu structura spinelica.Utilizarea acestor materiale ferimagnetice cu puncte Curie ridicate permite formarea de materiale hibride avansate, care dezvolta superparamagnetism la temperatura camerei cand marimea particulelor a fost mai mica de 10-20 nm.

Proprietatile magnetice ale nanoparticulelor pot fi diferite de proprietatile materialelor bloc corespunzatoare.Magnetizarea materialului hibrid bazat pe α-Fe2O3 a fost gasita a fi mai joasa in comparatie cu cea a compozitelor bazate pe γ- Fe2O3 si Fe3O4.Depunerea electrolitica s-a dovedit a fi o tehnica importanta pentru sinteza filmelor subtiri nanostructurale.Magnetizarea materialelor hibride bazate pe α-Fe2O3 a fost gasita mai joasa in comparatie cu cea a compozitelor bazate pe γ- Fe2O3 si Fe3O4. De asemenea,moleculele organice exercita o influenta asupra marimii particulelor de oxid.
Pentru studierea proprietatilor si a compozitiei filmelor obtinute fig.2 compara rezultatele analizei termogravimetrice pentru depozitele 1 si 2.

Curbele termogravimetrice indica faptul ca pierderea masica se realizeaza in cateva etape.
Pierderea masica in domeniul de temperatura de pana la 1200 º C a fost gasita a fi 75.4% si 58.1%(procente masice) pentru depozitul 1,respectiv 2.S-a sugerat ca pierderea masica observata este in principal atribuita aderii complete a unei faze organice.Nu se exclude posibilitatea ca o anumita pierdere masica in experimentele termogravimetrice sa fie pusa pe seama eliberarii apei adsorbite. Este important de notat ca magnetita poate fi oxidata pe parcursul incalzirii in aer in timpul experimentelor termogravimetrice.Datele termogravimetrice indica faptul ca in depozitul 2 cantitatea de faza organica este mai mare decat cea din depozitul 1.

Concentratia mai mare de PDDA in solutia stoc 1, comparativ cu solutia stoc 2 are ca afect cresterea concentratiei in faza organica si scaderea concentratiei in faza anorganica, in depozitul 1,comparativ cu depozitul 2.Particulele de schimb de PDDA exercita un efect protector, prevenind electrosinteza particulelor de oxid sau hidroxid,reducand cantitatea de faza anorganica.Masuratorile magnetice la temperatura camerei au aratat ca dependenta magnetizarii in functie de campul magnetic, pt depozitul 1, este lineara(fig.3a). « mai multe referate din Chimie