Cientistas da Universidade Federal Siberiana (SFU) e da Academia Russa de Ciências usaram um novo método para sintetizar granada de ferro-disprósio. Os materiais magnéticos desta classe são usados ​​em equipamentos de micro-ondas e fótons magnéticos. A granada de ferro-disprósio é pouco estudada e pode ter propriedades previamente desconhecidas. O artigo foi publicado em Ciência e Engenharia de Materiais .

Embora o método de precipitação por troca de resina aniônica seja conhecido desde 1960, só foi usado para sintetizar os hidróxidos de alumínio, cromo (III), ferro (III), índio (III), e vários outros compostos. Nenhum avanço valioso foi feito nesta área nos últimos 40 anos, e quase não há publicações modernas sobre ele. Uma equipe de cientistas siberianos foi a primeira a usar resina de troca aniônica para obter sistemas de óxidos complexos. Este trabalho faz parte de uma série de publicações preparadas pelos cientistas da SFU e da Academia Russa de Ciências.

"Nosso laboratório tem trabalhado no método de precipitação de resina por troca aniônica aplicável a diferentes sistemas há duas décadas, e usando-o obtemos materiais com propriedades magnéticas, "disse Svetlana Saikova, professor do departamento de química inorgânica da SFU, e doutor em química.

A precipitação por troca de resina aniônica é um método da chamada química "úmida". O processo ocorre à temperatura ambiente e sob pressão atmosférica. O produto é sintetizado a partir de uma mistura de soluções aquosas de sais, mas em vez de agentes de precipitação tradicionais (álcali ou amônia), uma resina de troca aniônica é usada. É um polímero - uma matriz insolúvel na forma de microesferas pequenas (raio de 0,25-0,5 mm) capturando ânions dos sais iniciais.

A precipitação tradicional de metais muitas vezes leva à formação de depósitos soltos não cristalinos (ou seja, partículas finamente dispersas sem qualquer estrutura) que são difíceis de separar do eletrólito diminuído. O uso de resina de troca aniônica evita a poluição do produto com cátions. Além disso, devido ao fato de que os ânions do sal inicial são capturados por grânulos de polímero, os cientistas puderam obter hidróxidos metálicos puros. Além disso, a precipitação de troca de resina aniônica tem bons resultados, como íons da solução formam compostos insolúveis ou transferem para a fase sorvente.

Outra vantagem desse método é que ele produz o produto em condições controladas, sem altas temperaturas ou substâncias agressivas. Todos os produtos de reação são gerados ao mesmo tempo, o que torna sua interação posterior mais fácil.

Devido à capacidade de otimizar a correlação entre substâncias reagentes, para escolher a resina de troca iônica, e, se necessário, para adicionar substâncias que regulam a taxa de precipitação ao sistema, os cientistas podem realizar a síntese com valores fixos de pH. É importante, se o produto final deve ter certas propriedades, tais como fases metaestáveis ​​ou ativas que são impossíveis durante a subsidência alcalina regular devido ao efeito de supersaturação local.

Este método é muito mais conveniente, mais barato, e melhor controlado que o método de síntese de granada em fase sólida usado hoje para obter a maioria dos compostos estruturados de granada. Neste método, misturas finamente moídas com composição particular são cozidas ao ar ou a vácuo a diferentes temperaturas. Levando em consideração as propriedades exigidas do produto final, temperatura dentro da faixa de 1300-1350 ° é selecionada. Além disso, para que a composição seja homogênea, a moagem e o cozimento são feitos várias vezes.

O depósito obtido no decurso da subsidência por troca aniónica também é processado com calor. Contudo, requer 700-900 ° e menos tempo de cozimento. Todos os produtos são subsidiados ao mesmo tempo, os componentes passam a interagir no estágio de reação, e o processamento térmico adicional apenas aumenta a velocidade de interação. Devido à alta atividade de precursores nanométricos (substâncias que participam da reação), materiais obtidos usando este método podem ter propriedades incomuns.

Em particular, este método permitiu aos cientistas sintetizar uma substância com a fórmula Dy3Fe5O12 - granada ferro-disprósio. Os métodos físicos mostraram que os depósitos consistiam em nanopartículas de 2-30 nm com estrutura cristalina. As propriedades magnéticas da granada foram estudadas usando dicroísmo circular magnético.

O interesse por essas substâncias é determinado pela ampla gama de propriedades físicas da granada. Por exemplo, Almandine, ferro natural e granada de alumínio (Fe ₃ Al ₂ Si ₃ O ₁₂ ) é frequentemente usado em joias devido à sua dureza e cor carmesim brilhante. Muitas granadas têm propriedades magnéticas, também. Em particular, alumínio-ítrio (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ ) e granadas de ferro-ítrio (Y3Fe5O12) são amplamente difundidas e bem estudadas. Eles são amplamente usados ​​como componentes de dispositivos de micro-ondas, circuladores, comutadores de fase, Dispositivos e isoladores de fótons magnéticos. Os nanocristais desses materiais desempenham um grande papel na produção de materiais magnéticos. Os autores estudaram as propriedades magnéticas da granada de ferro-disprósio e descobriram que elas mudam se o ítrio for substituído por disprósio. O grupo planeja um amplo estudo de granadas com ítrio substituído por outros elementos de terras raras.