Investigación

 

Caracterización de nanopartículas magnéticas de CoFe₂O₄ y CoZnFe₂O₄preparadas por el método de coprecipitación química

 

J. Lopez^a, F.J. Espinoza-Beltran^c, G. Zambrano^a, M.E. Gómez^a y P. Prieto^b

 

^a Laboratorio de Películas Delgadas, Departamento de Física, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

^b Centro de Excelencia en Nuevos Materiales, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

^c Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Querétaro, Libramiento Norponiente # 2000, Fracc. Real de Juriquilla, 76230, México, e-mail: javierlo21@gmail.com

 

Recibido el 3 de noviembre de 2011;
aceptado el 10 de abril de 2012

 

Resumen

Por el método de coprecipitación química a partir de sales de Co(II), ZnSO₄ y Fe(III), en un medio alcalino preparamos nanoparticulas magnéticas de CoFe₂C₄ y de CoZnFe₂C₄. Las muestras en polvo de CoFe₂C₄ las caracterizamos estructuralmente, por difracción de rayos X, mostrando la presencia del pico mas intenso en 2θ = 41.3928° (Co Kαl) correspondiente a la orientación cristalográfica (311) de la fase espinel inversa del CoFe₂C₄ El tamano medio del cristal de las nanopartículas de CoFe₂C₄ y CoZnFe₂C₄ determinado a partir del ancho del pico a la mitad de la altura de la reflexión del pico (311) usando la aproximación de Scherrer fue calculado en 11.4 y 7.0 (± 0.2) nm, respectivamente. Estudios de Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM) permitieron determinar el tamaño de las nanopartículas de CoZnFe₂C₄. La espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier FTIR fue usada para confirmar la formación de enlaces Fe - O, permitiendo identificar la presencia de la estructura espinel de la ferrita. Las propiedades magnéticas fueron investigadas usando un magnetometro de muestra vibrante (VSM), a temperatura ambiente. Aquí, la muestra presento un comportamiento superpara-magnético, determinado por el ciclo de histéresis. Por último, debido a que el ciclo de histéresis de la ferrita de CoZnFe₂C₄ es muy pequeno, las nanopartículas magnéticas pueden ser consideradas como un material magnético blando. Estas nanopartículas magnéticas tienen interesantes aplicaciones tecnológicas en biomedicina dado su biocompatibilidad, en nanotecnología y en la preparación de ferrofluidos.

Descriptores: Coprecipitación; ferritas de cobalto - Zinc; nanopartículas; estructura espinel.

 

Abstract

Magnetic cobalt ferrite nanoparticles of CoFe₂O₄ and CoZnFe₂O₄ were prepared by co-precipitation technique from aqueous salt solutions of Co (II), ZnSO₄ and Fe (III), in an alkaline medium. CoFe₂C₄ powder samples were structurally characterized by X-ray diffraction, showing the presence of the most intense peak at 2θ= 413928° (Co Kαl) corresponding to the (311) crystallographic orientation of the CoFe₂C₄ spinel phase. The mean size of the crystallite of CoFe₂C₄ y CoZnFe₂C₄ nanoparticles determined from the full-width at half maximum (FWHM) of the strongest reflection of the (311) peak by using the Scherrer approximation was calculated to be 11.4 and 7.0 (± 0.2) nm, respectively. Transmission Electron Microscopy (TEM) studies permitted determining nanoparticle size of CoZnFe₂C₄. Fourier Transform Infrared Spectroscopy was used to confirm the formation of Fe-O bonds, allowing identifying the presence of ferrite spinel structure. Magnetic properties were investigated with the aid of a vibrating sample magnetometer (VSM) at room temperature Herein, the sample showed superparamagnetic behavior, determined by the hysteresis loop Finally, due to the hysteresis loop of the CoZnFe₂C₄ is very small, our magnetic nanoparticles can be considered as a soft magnetic material. These magnetic nanoparticles have interesting technological applications in biomedicine given their biocompatibility, in nanotechnology, and in ferrofluid preparation.

Keywords: Coprecipitation; cobalt - zinc ferrites; nanoparticles; spinel structure.

 

PACS: 81.07.Bc; 81.16.Be; 75.75.Cd; 75.75.Fk; 75.75.Jn

 

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Agradecimientos

Este trabajo se financia con recursos de "El Patrimonio Autónomo Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología y la Innovación Francisco José de Caldas" Contrato RC - No. 275-2011. J. López agradece a COLCIENCIAS por la beca de Doctorado "Francisco José de Caldas". Agradecemos al Dr. J. Esteve del Departamento de Física Aplicada i Óptica, Universitat de Barcelona, por las medidas de Microscopia Electrónica de Transmisión.

 

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