Síntese da ferrita de bismuto e dopagem com lantânio para obtenção de pigmentos com propriedades solares.

Abstract

A ferrita de bismuto (BiFeO3), também denominada BFO, apresenta uma estrutura do tipo perovskita e propriedades ópticas interessantes que a torna um material promissor para obtenção de pigmentos inorgânicos com alta refletividade no infravermelho próximo (NIR) e compatível ao meio ambiente. No entanto, a sua obtenção é dificultada devido ao surgimento simultâneo de fases indesejáveis durante a síntese. Nesse contexto, essa pesquisa teve como objetivo realizar a síntese da ferrita de bismuto pura e dopada com lantânio via rota sol-gel e a caracterização dos pós obtidos. O processo de síntese sol-gel para a obtenção da BFO pura envolveu a preparação de uma solução etanólica de nitrato de ferro e uma solução de nitrato de bismuto em acetona, sendo esta última incorporada à solução com nitrato de ferro. No caso da obtenção dos pós dopados, foi feita uma solução com 0,1 mmol de nitrato de lantânio em acetona e adicionada à solução com nitrato de bismuto. Os géis formados foram secos em estufa a 120ºC, que resultou na formação de xerogéis que foram calcinados a 600ºC para a formação da BFO. Com o intuito de otimizar a rota de síntese (minimizar a presença de fases indesejadas), foram utilizados dois tempos diferentes de patamares de calcinação, de 1 hora e 3 horas. Os pós produzidos foram caracterizados por meio de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), a fim de identificar as fases formadas, o tamanho e morfologia das partículas. A análise mineralógica revelou a presença da fase desejada (BFO) com estrutura romboédrica em todos os pós, mas ainda há a presença de fases indesejadas (Fe2O3 e Bi2Fe4O9). A dopagem com lantânio e o tempo de 3 horas no patamar de calcinação, diminuiu significativamente a presença de fases indesejadas. A análise MEV mostrou a presença de aglomerados de pequenas partículas e com formatos irregulares, por serem constituídas, provavelmente, de partículas nanométricas.