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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
EFEITO DA DISTRIBUIÇÃO DE CÁTIONS DE Pr3+ E Yb3+ SOBRE AS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, ÓTICAS, MAGNÉTICAS E ANTIMICROBIANAS DO COMPOSTO Y3-xPrxFe5-yYbyO12
AMANDA FERNANDES PEREIRA DA SILVA
DISSERTAÇÃO
28/02/2023

Estruturas semelhantes a corais do composto Y3-xPrxFe5-yYbyO12, (0,00 ≤ x ≤ 0,04), (0,00 ≤ y ≤ 0,02) foram sintetizadas usando o método sol gel. Foi investigado a influência da distribuição de cátions de terras raras sobre as propriedades estruturais, óticas, magnéticas e antimicrobianas. A caraterização estrutural confirmou a formação da estrutura cristalina cúbica da granada de ferro ítrio (YIG), sem qualquer fase secundária. Foi demonstrado que o raio iônico relativamente grande dos cátions dopantes resultou em uma expansão do parâmetro de rede, variações no ângulo Iona-O-Iond, distâncias de ligação Iona-O, Iond-O e Ionc-O e diminuição do tamanho médio do cristalito. As medidas de FTIR e Raman foram essenciais para verificar a formação monofásica da estrutura cristalina do YIG e foram observadas mudanças nos modos de alongamento e de vibração, respectivamente. O estudo morfológico, espectros de EDS e propriedades texturais mostraram estruturas semelhantes a corais, picos associados a átomos de Pr3+ e Yb3+ enquanto o efeito dos dopantes não promoveu modificações significativas na área superficial, diâmetro e volume de poros, respectivamente. A análise óptica dos espectros de refletância difusa apresentou um aumento no gap óptico, uma diminuição na energia de Urbach e um deslocamento para o azul na transferência de carga, correlacionados com a expansão da célula unitária devido à inserção dos cátions dopantes na estrutura do YIG. Um comportamento ferrimagnético típico foi exibido pelo composto Y3-xPrxFe5-yYbyO12. A magnetização de saturação (Ms), a constante de anisotropia magnetocristalina cúbica (K1) e o campo coercitivo (Hc) aumentaram com o conteúdo dos cátions Pr3+, consequência de sua natureza magnética e distribuição ao redor dos íons Fe3+ devido à coexistência com os cátions de Yb3+. Finalmente, pela primeira vez, testes antimicrobianos foram realizados para YIG co dopado com Pr3+ e Yb3+. Os testes antibacterianos por meio do método de contato direto foram realizados para YIG co-dopado com Pr 3+ e Yb 3+ e foi demonstrado que dosagens relativamente altas de cátions Pr 3+ favoreceram a atividade contra S. aureus, portanto, é apresentada uma nova propriedade biológica para YIG dopado com terras raras.

YIG;terras raras;estruturas tipo corais;gap de energia;propriedades magnéticas;propriedades antimicrobianas
Coral-like structures of the compound Y3-xPrxFe5-yYbyO12, (0.00 ≤ x ≤ 0.04), (0.00 ≤ y ≤ 0.02) were synthesized using the sol gel method. The influence of the distribution of rare earth cations on aquatic, optical, magnetic and antimicrobial properties was investigated. The structural characterization confirmed the formation of the cubic crystalline structure of yttrium iron garnet (YIG), without any secondary phase. The relatively large ionic radius of the dopant cations has been shown to evolve into an expansion of the Lattice Intermediate, variations in the Iona-O Iond angle, Iona-O, Iond-O and Ionc-O bond distances, and decreases in the average crystallite size. . The FTIR and Raman measurements were essential to certify the single-phase formation of the YIG crystalline structure and changes were observed in the elongation and vibration modes, respectively. The morphological study, EDS spectra and textural properties found coral like structures, peaks associated with Pr3+ and Yb3+ atoms and the effect of dopants did not promote changes in surface area, diameter and pore volume, respectively. Optical analysis of the diffuse reflectance spectra showed an increase in the optical gap, a decrease in the Urbach energy and a blue shift in the charge transfer, correlated with the expansion of the unit cell due to the insertion of the dopant cations in the YIG structure. A typical ferrimagnetic behavior was exhibited by the compound Y3-xPrxFe5-yYbyO12. The saturation magnetization (Ms), the cubic anisotropy constant (K1) and the coercive field (Hc) increased with the Pr3+ cation content, a consequence of its magnetic nature and distribution around the Fe3+ ions due to the coexistence with the Pr3+ cations Yb3+. Finally, for the first time, antimicrobial tests were performed for YIG co-doped with Pr3+ and Yb3+. Antibacterial tests by direct contact method were performed for YIG co-doped with Pr3+ and Yb3+ and it was shown that relatively high dosages of Pr3+ cations favored activity against S. aureus, therefore, a new biological property for YIG doped with rare earths.
YIG;rare earths;coral-like structures;energy gap;magnetic properties;antimicrobial properties.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertação Final-Amanda-PPGCM(1).pdf

Contexto

MATERIAIS CONJUGADOS E POLIMÉRICOS
MATERIAIS CONJUGADOS E ESTRUTURADOS
DESENVOLVIMENTO DE NANOPARTÍCULAS Y3FE5O12 CO-DOPADAS COM PR/YB PARA APLICAÇÕES FOTOCATALÍTICAS

Banca Examinadora

RAMON RAUDEL PENA GARCIA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JOAO MARIA SOARES Participante Externo
RAMON RAUDEL PENA GARCIA Docente - PERMANENTE
YUSET GUERRA DAVILA Participante Externo
FRANCISCA PEREIRA DE ARAUJO Participante Externo
JOSY ANTEVELI OSAJIMA FURTINI Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 18

Vínculo

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Sim
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