agua:surfactante (W:S) 75:25; concentración de precursores organometálicos en hexano: 0.25 mol/kg; concentración de fase oleosa: 14 % en peso.
En la primera serie de experimentos, en la etapa de formulación de los sistemas de microemulsión, se utilizó una concentración de los precursores de 0.25 mol/kg. Esta concentración representa la concentración total de los precursores (de Fe, Ni y Co). La relación molar de Fe:[Ni + Co] es de 2:1, y la relación molar Ni: Co se varió, con el fin de obtener ferritas con fórmula Ni(X)Co(1- X)Fe2O4 con valores de X igual a 1, 0.75, 0.5, 0.25 y 0, determinándose en cada uno la temperatura de formación de microemulsión y el comportamiento fásico de las mismas. Las temperaturas de formación y transición de los sistemas de microemulsión se
Tabla 8. Temperaturas de formación y comportamiento fásico de las microemulsiones en función la
relación Ni:Co (Ni(x)Co(1- x)Fe2O4, se muestra valor de x). En el sistema Agua / Synperonic 91/6 /
Hexano con una relación W:S 75:25 y una concentración de precursores organometálicos de 0.25 mol/kg, 14 % en peso de fase oleosa.
Clave de la muestra Valor de x en fórmula de la ferrita Rango de Temp. inferior con formación de múltiples fasesa (°C) Rango de Temp. de formación de microemulsiónb (°C) Rango de Temp. superior con formación de múltiples fasesc (°C) Temp. Óptima de Síntesis (° C) M1 1 25 – 29 30 – 37 38 – 40 34 M2 0.75 26 – 32 33 – 40 37 – 40 37 M3 0.5 20 – 30 31 – 40 40 – 50 35 M4 0.25 26 – 30 33 – 38 39 – 40 35 M5 0 26 – 32 33 – 38 39 – 40 35 a
La muestra se observó lechosa; bla muestra permaneció transparente, fluida, homogénea e isotrópica; cla muestra se observó turbia y se separa en fases rápidamente
Mediante el estudio de comportamiento fásico de los sistemas de microemulsión mostrados en la tabla 8, en general se observó que a temperaturas por encima de los 27° C, la fase oleosa empieza a incorporarse (solubilizarse) en el sistema agua –surfactante en las diferentes muestras al incrementar la temperatura. Cuando la temperatura alcanzó o superó los 30° C, las muestras se visualizaban más fluidas, transparentes y ópticamente isotrópicas, homogéneas y estables por el período de tiempo estudiado (24 horas de permanencia a dicha temperatura). Al llegar la temperatura alrededor o por encima de los 40° C, se empezaban a formar gotas de aceite, separándose de la microemulsión, volviéndose más viscosas, opacas y con la tendencia a separarse en fases (inestables). Al termino del estudio, las muestras se volvieron a equilibrar en el rango de temperaturas en la cual eran microemulsión, repitiéndose el mismo comportamiento, con lo cual se comprobó su naturaleza de fase microemulsión (muestras termodinámicamente estables con comportamiento tipo microemulsión en esos rangos de temperatura).
En esta serie de experimentos en todo el rango de temperatura estudiado no se visualizó la formación de cristales líquidos en ninguna de las muestras. En la figura 22 se muestra el aspecto macroscópico de las microemulsiones, en la cual se puede observar la transparencia y homogeneidad que las caracterizan.
Figura 22. Imagen que muestra de manera visual la estabilidad y homogeneidad macroscópica
(transparencia e isotropía óptica) que caracterizan a las microemulsiones. En el sistema Agua/Synperonic 91-6/ Hexano con una relación agua: surfactante 75:25 al 14 % de la fase oleosa.
3.2 Síntesis de nanopartículas de Ni0.5Co0.5Fe2O4. W:S 75:25; concentración de precursores organometálicos en hexano: 0.25 mol/kg, fase oleosa: 14 % en peso. Agente precipitante NaOH 10% peso (pH de síntesis: 11).
A partir de los resultados obtenidos en el estudio del comportamiento fásico de los sistemas de microemulsión mostrados en la tabla 8, como punto inicial se realizó la síntesis de nanopartículas de Ni0.5Co0.5Fe2O4, para evaluar esta concentración de los precursores organométalicos en la fase de aceite (0.25 mol/kg). La reacción de síntesis se llevó a cabo a 35º C, al añadir una solución acuosa de hidróxido de sodio al 10 % (como agente precipitante), alcanzando un valor de pH de 11. Esta
temperatura constante. Una vez obtenidas las nanopartículas magnéticas, éstas fueron lavadas, filtradas y secadas, para posteriormente ser caracterizadas mediante las técnicas de difracción de rayos – X y microscopía electrónica de barrido (SEM), como se muestran de la figura 23 a la 25.
10 µm
a
1 µm
b
Figura 23. Imágenes de SEM de la muestras de Ni0.5Co0.5Fe2O4 a diferente magnificación; a) a
10,000 X y b) a 100,000 X. Dicha muestra sésintetizo a una relación (W:S) 75:25; concentración de precursores organometálicos de 0.25 mol/kg, 14 % en peso de fase oleosa.
La figura 23, muestra que el producto obtenido presenta un alto grado de aglomeración. Esto puede ser debido al pequeño tamaño que presentan las nanopartículas y a su elevada energía superficial, promoviendo la aglomeración de las nanopartículas formando agregados en el orden de las micras. La muestra para SEM se preparó en forma de polvo, después de haber experimentado una aglomeración posterior al lavado, filtrado, y secado a 70°C. Además, cabe mencionar que existen varias limitaciones experimentales al analizar este tipo de muestras magnéticas por SEM. Como es sabido, el microscopio electrónico de barrido esta compuesto de 2 tipos de lentes electromagnéticas, en las que se utilizan campos magnéticos (generados por una diferencia de potencial), que enfocan y dirigen el haz de electrones acelerados hacia la muestra. En particular en este trabajo, las muestras se magnetizan de manera espontánea, interfiriendo el campo magnético de las lentes, que producen el barrido sobre la muestra, ocasionando una desaceleración y desviación del haz de electrones. En donde
una cierta cantidad del haz de electrones no llega a la muestra, obteniendo imágenes de SEM de bajo resolución y por consiguiente, evitan el daño a las lentes generadoras de barrido. Debido a la naturaleza semiconductora de las nanopartículas de Ferrita de Ni: Co, se utilizó el modo de bajo vacío, creando sobre la muestra una atmósfera de vapor de agua, en donde las moléculas de agua sirven como centros dispersores de los electrones, impidiendo el paso libre de estos y con ello minimizan la cantidad de electrones que se acumulen en la superficie de la muestra, reduciendo de esta manera la carga y la brillantez de la muestra generada en la pantalla.
La figura 24, presenta el espectro de EDX de una microárea analizada de la muestra S1 (Ni0.5Co0.5Fe2O4), en el que se observan los picos característicos correspondientes a las energías de rayos X específicas del Fe, Ni y Co.
Figura 24. Muestra a) la micrografía de SEM y b) el espectro de EDX de una área analizada de la
muestra S1 (Ni0.5Co0.5Fe2O4). Esta muestra se sintetizó a una relación (W:S), 75:25 a una
concentración de los precursores organometálicos de 0.25 mol/kg, al 14 % en peso de la fase de aceite.
En el difractograma de la figura 25 (muestra S1) se observan las reflexiones de los planos cristalográficos (311), (400) y (440) que indica la existencia de la estructura cristalina espinela inversa. Los picos formados se observan de baja intensidad, anchos y no bien definidos. Estas características son un indicativo de la existencia de nanopartículas de tamaños extremadamente pequeños y baja cristalinidad, por
lo que se considera que es necesario optimizar las condiciones de síntesis, que se detalla en las siguientes etapas.
Figura 25. Difractograma de rayos X de la muestra M1 (Ni0.5Co0.5Fe2O4) sintetizada a una relación
(W:S) 75:25; concentración de precursores organometálicos de 0.25 mol/kg, 14 % en peso de fase oleosa.
Etapa II
3.3 Determinación del comportamiento fásico de las microemulsiones en