Síntese e caracterização de ferritas de manganês e zinco visando aplicação como agente de contraste em diagnóstico médico

Abstract

This work aims to synthesize the manganese and zinc ferrite, by the polymeric precursor method, in order to obtain materials with appropriate characteristics for the application in medical diagnosis techniques. The manganese and zinc ferrite powders with the composition of Mn(1-x)ZnxFe2O4, where x=0,23, were prepared and calcined in air at different times and temperatures. The X-ray diffraction (XRD) data show that the sample calcined at 400°C crystallize as ferrite (monophase), but in an inverted spinel structure (high content of iron occupying manganese tetrahedral site and manganese occupying the iron octahedral site). The samples calcined at temperatures between 600°C and 900°C shows the secondary phase of hematite and the sample calcined at 1100oC shows to be monophase in ferrite with normal spinel structure. The monophase powders of ferrite showed a reduction in the surface area and an increasing in the pore size for higher calcination temperatures. The magnetic analysis show that the sample calcined at 400°C presents satisfactory magnetization at room temperature, however, it behaves as diamagnetic material at low temperatures (10K). The powder containing hematite, without the partial substitution of iron ions by manganese, showed to have low transition temperature, and consequently low magnetization at room temperature. The hematite, when partially substituted, provides materials with irregular magnetization at the saturation region. The powder calcined at 1100°C shows high magnetization either at room temperature or low temperature (10K)

Este trabalho teve como objetivo sintetizar ferritas de manganês e zinco, pelo método dos precursores poliméricos, visando obter materiais com características adequadas para aplicação em técnicas de diagnóstico médico. Foram sintetizados pós de ferrita de manganês e zinco com a composição Mn(1-x)ZnxFe2O4, onde x=0,23, e calcinados ao ar em diferentes tempos e temperaturas. As análises por difratometria de raios X (DRX) mostram que a amostra calcinada a 400°C apresenta-se como monofásica em ferrita mas com estrutura de espinélio invertida (quantidade significativa de ferro ocupando o sítio tetraédrico do manganês e este por sua vez ocupa o sítio octaédrico do ferro). As amostras calcinadas em temperaturas entre 600°C e 900°C mostram a segregação da fase secundária de hematita e a amostra calcinada a 1100°C mostra-se monofásica em ferrita com a estrutura de espinélio normal. Os pós monofásico de ferrita apresentaram uma reduzida área superficial com aumento no tamanho de poros para maiores temperaturas de calcinação. As análises magnéticas mostram que a amostra calcinada a 400°C apresentou magnetização satisfatória em temperatura ambiente, porém comporta-se praticamente como um material diamagnético em baixas temperaturas (10K). O pó no qual foi detectada a presença de hematita, sem a substituição parcial de íons férricos por manganês, mostrou baixa temperatura de transição e como conseqüência uma reduzida magnetização a temperatura ambiente. A hematita, quando é parcialmente substituída, conferiu ao material uma magnetização irregular na região de saturação. O pó calcinado a 1100°C apresenta alta magnetização tanto em temperatura ambiente como em temperaturas baixas (10K)