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Feb 10, 2024

Síntese de óxido trimetálico (Fe2O3

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 12927 (2023) Citar este artigo 316 Acessos Detalhes da Métrica Neste artigo, nanocompósitos (NCs) trifásicos de Fe2O3–MgO–CuO e CuO, Fe2O3 e MgO puros

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12927 (2023) Citar este artigo

316 Acessos

Detalhes das métricas

Neste artigo, nanocompósitos trifásicos de Fe2O3 – MgO – CuO (NCs) e nanopartículas (NPs) puras de CuO, Fe2O3 e MgO foram preparados usando a técnica sol-gel. As propriedades físicas dos produtos preparados foram examinadas usando SEM, XRD e UV-visível. Os dados de DRX indicaram a formação de NPs puras de CuO, Fe2O3 e MgO, bem como a formação de nanocompósitos com Fe2O3 (cúbico), MgO (cúbico) e CuO (monoclínico). O tamanho do cristalito de todas as amostras preparadas foi calculado através da fórmula de Scherrer. O bandgap de energia de CuO, Fe2O3 e MgO e Fe2O3 – MgO – CuO NCs foi calculado a partir de espectroscopia UV-visível como seguindo 2, 13, 2, 29, 5, 43 e 2, 96 eV, respectivamente. Os resultados mostraram que Fe2O3 – MgO – CuO NCs é um material alternativo para uma ampla gama de aplicações como dispositivos optoeletrônicos devido às suas excelentes propriedades.

Devido às suas propriedades ópticas, elétricas, térmicas, fotocatalíticas, mecânicas, adsorventes e estruturais únicas, os nanocompósitos (NCs) de óxido metálico (MO) têm atraído muita atenção nos últimos anos . Os NCs são compostos por dois ou mais nanoóxidos e possuem propriedades que dependem da concentração de cada óxido constituinte da mistura6,7,8. Eles são úteis em uma variedade de aplicações, incluindo células solares, instrumentos fotovoltaicos, materiais de bateria, sensores de gás e células de combustível9,10,11,12,13,14,15. O óxido de cobre (CuO) é um semicondutor do tipo p com um bandgap estreito de 1,2 eV8. Possui propriedades ópticas e estruturais únicas com preparação de baixo custo. Tem atraído atenção considerável devido às suas aplicações potenciais em supercondutividade, detecção de gás, células solares e supercapacitores . Além disso, é um semicondutor não tóxico e facilmente disponível18,19. O óxido de magnésio (MgO), com bandgap direto de 5,2–7 eV, é um semicondutor do tipo n que apresenta propriedades estruturais, catalíticas, ópticas e químicas perceptíveis . O óxido de ferro (III) (Fe2O3) é um bandgap estreito de quase 2 eV. Está associado a certas características, como baixa toxicidade, baixo custo, comportamento magnético e alta solubilidade23,24. Por isso, atua em diversas aplicações envolvendo biomedicina, cosméticos, diagnósticos, sensores, radiologia e vacinas9,23,25,26.

Ao combinar os diferentes óxidos metálicos (MOs) para formar novos NCs, várias propriedades de óxidos individuais poderiam melhorar significativamente e, consequentemente, abrir um novo caminho de pesquisa para aplicações optoeletrônicas, elétricas, térmicas, fotocatálise e biológicas . NCs de óxido metálico misto podem ser fabricados através de diferentes abordagens, como co-precipitação28, sonoquímica7, combustão em solução29, técnica de microondas10, métodos assistidos por ultrassom30 e verdes2,11.

Neste trabalho, NCs trifásicos de Fe2O3 – MgO – CuO e NPs puros de CuO, Fe2O3 e MgO foram preparados usando o método sol-gel. Tem as vantagens de ser ecologicamente correto, simples, barato e rápido de executar, sem nenhum equipamento especial. Aqui, a novidade reside na combinação projetada dos três óxidos metálicos em um NC, o que supostamente poderia levar a propriedades aprimoradas e aplicações potenciais. Os óxidos obtidos foram caracterizados quanto às suas propriedades estruturais e ópticas utilizando DRX, UV-visível e MEV.

Hexahidrato de nitrato de magnésio (Mg(NO3)2·6H2O; 97%), Nitrato de ferro nonahidratado (Fe(NO3)3·9H2O; 97%), nitrato de cobre trihidratado (Cu(NO3)2·3(H2O; 98%) e etanol absoluto foi adquirido da BDH e utilizado como recebido sem tratamento adicional.

O método sol-gel20,31 foi utilizado para fabricar as NCs Fe2O3–MgO–CuO, que envolve as seguintes etapas: Cu(NO3)2·3(H2O) (3,382 g em 20 mL de etanol), Fe(NO3)3· 9(H2O) (5,65 g em 20 mL de etanol) e Mg(NO3)2·6(H2O) (3,589 g em 20 mL de etanol) com razão molar constante (1:1:1) foram sintetizados como três soluções separadas. Cada solução foi agitada durante 10 min a 23 ± 2°C para obter uma solução homogênea. As soluções foram misturadas sob agitação constante durante 70 min a 80 °C até a obtenção do gel. Depois disso, o gel queima para criar o xerogel, que é triturado até formar um pó fino e recozido a 800 °C por 90 min. Os óxidos puros individuais (Fe2O3, CuO e MgO) foram preparados separadamente seguindo etapas semelhantes às do compósito, utilizando o sal correspondente.