Resumo: Compósitos metal-cerâmicos foram sintetizados via moagem de alta energia, a partir de ferro metálico (α Fe) e óxido de bismuto (Bi2O3), variando-se a concentração nominal relativa e usando-se dois moinhos diferentes. Os produtos da moagem foram caracterizados por difratometria de raios X, espectroscopia Mössbauer e medidas de magnetização em função do campo magnético aplicado. As amostras de Fex(Bi2O3)1-x (x ≤0,40), preparadas através do moinho planetário, revelaram a formação das fases BiFeO3 e Bi25FeO40. Para as amostras com x > 0,40, observa-se uma estrutura desordenada e a formação da fase Bi25FeO40, além de Fe e Bi. Os espectros Mössbauer para essas amostras (x = 0,50 e x = 0,60) foram ajustados com um sexteto (α Fe) e um dubleto atribuído à fase Bi25FeO40. As curvas de magnetização por campo obtidas são características de um sistema que apresenta superparamagnetismo em conjunto com uma pequena fração de ferromagnetismo. Já, para o moinho vibratório, os resultados mostraram que a fase Bi25FeO40 é a única fase obtida para todas as amostras entre 0,05 ≤ x ≤ 0,20. As medidas do sistema de termoeletroresistometria mostraram que a fase Bi25FeO40 é sensível ao gás metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).
Abstract: Metal-oxide composites were synthesized in high-energy ball-milling of metallic iron (α Fe) and bismuth oxide (Bi2O3) powders, varying the starting relative concentration and using two different mills. The samples were characterized by X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy and magnetization versus field measurements. For the Fex(Bi2O3)1-x (x ≤ 0,40) samples, prepared in a planetary mill, the results reveled the formation of the BiFeO3 and Bi25FeO40 phases. For x > 0,40, was observed the formation of a disordered structure, Bi25FeO40, Bi and Fe phases. The Mössbauer spectrum for this samples (x = 0,50 and x = 0,60) was fitted with a sextet (α Fe) and a doublet assigned to the Bi25FeO40 phase. The obtained magnetization versus field loops are characteristic of a system exhibiting superparamagnetism together with a small magnetically ordered fraction attributed to iron precipitates. In the case of shaker mill, the results showed that Bi25FeO40 phase is the main phase in all the samples (0,05 ≤ x ≤ 0,20). Thermoelectroresistometry measurement showed that Bi25FeO40 phase is sensitive to methane gas (CH4) and carbon dioxide (CO2). |
