Efeitos da moagem no espinélio CoFe2O4 : aspectos estruturais e magnéticos

Abstract

Resumo: Amostra em pó de ferrita de cobalto (CoFe2O4) foi processada em um moinho planetário tendo como objetivo investigar os efeitos da redução do tamanho de cristalito em suas propriedades estruturais e magnéticas. A ferrita de cobalto foi obtida através do tratamento térmico à 800 °C, durante 12 horas, de uma amostra resultante da moagem, por 24 horas, de hematita (Fe2O3) com óxido de cobalto (II,III ? Co3O4). Após a confirmação da formação de uma amostra contendo apenas a fase espinélio do CoFe2O4, esta foi submetida a moagem com tempos variando entre 0 e 360 minutos. As amostras, com tempos de moagem distintos, foram caracterizadas utilizando as técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Mössbauer. Os resultados da difração de raios-X indicam que o processo de moagem reduziu o tamanho de cristalito de 220 para 15 nm após 360 minutos de moagem, apesar dessa rotina, não foram identificados picos de difração distintos daqueles atribuídos à estrutura cúbica da fase CoFe2O4. O grau de inversão das amostras com tempo de moagem de 0, 45 e 90 minutos foram estimados por meio da técnica de espetroscopia Mössbauer, sendo encontrado, respectivamente, os seguintes valores: 0,94, 0,91 e 0,90. Esses valores indicam que a diminuição do tamanho de cristalito foi acompanhada pela migração de Fe3+ do sítio A para o sítio B. Foi obtido, ainda, uma estimativa da temperatura de Debye para o sítio A (?A=250 K) e para o sítio B (?B=750 K) da amostra como-tratada. Para as amostras com tempos de moagem de 45 e 90 minutos, foi constatado uma redução no valor de ?A (187 e 184 K, respectivamente), que pode estar associada a diminuição da população de Fe3+ neste sítio

Abstract: Cobalt ferrite (CoFe2O4) was produced in a planetary ball milling to investigate the effects of the reduction of crystallite size on its structural and magnetic properties. Cobalt ferrite was obtained by annealing at 800 °C for 12 hours after milling, for 24 hours, of the hematite (Fe2O3) with cobalt oxide (II,III ? Co3O4). After confirming the formation of a sample containing only the spinel phase of CoFe2O4, it was milled with times ranging from 0 to 360 minutes. The samples with distinct milling times were characterized both structurally and magnetically using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Mössbauer spectroscopy. The X-ray diffraction indicates that the milling process reduce the crystallite size from 220 nm to 15 nm after 360 minutes. All samples maintained the cubic structure of cobalt ferrite, even after 360 minutes of milling. The degree of inversion of the samples with milling time of 0, 45 and 90 minutes were estimated by Mössbauer spectroscopy measurements, the following values being found respectively: 0.94, 0.91 e 0.90. These values indicate that the decrease in crystallite size was accompanied by migration of Fe3+ from site A to B. An estimate was also obtained for the Debye temperature at the A (?A=250 K) and B (?B=750 K) sites of the sample without milling. For samples with 45 and 90 minutes milling times, it has been found that the increasing of the milling time causes a reduction on the ?A (187 e 184 K, respectively), which may be associated with a decrease in the iron population at this site.