Síntese de partículas de magnetita (Fe3O4) recoberta com óxido de silício para adsorção de atrazina

Abstract

A síntese de partículas de magnetita (Fe3O4) revestidas com sílica foi realizada nesta dissertação visando à remoção de atrazina em água, pois sua presença é amplamente disseminada em diversas fontes aquáticas e afeta a vida selvagem e as populações humanas, podendo causar diversas doenças. As partículas magnéticas foram sintetizadas pelo método de redução química e posteriormente revestida com sílica utilizando o método sol-gel, que permite a incorporação e dispersão homogênea das partículas na matriz de sílica. Para o revestimento com sílica foi utilizado diferentes concentrações de TEOS(ortossilicato de tetraetila), para avaliar o comportamento de seu revestimento, espessura e uniformidade da camada de sílica formada nas nanopartículas. A caracterização das amostras foi realizada por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), revelando picos de absorção características das vibrações de Si-O-Si. As análises de isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio indicaram a presença de micro e macroporos, embora as amostras não sejam mesoporosas. A análise magnética das amostras Fe₃O₄@SiO₂ revelou um declínio nos valores de saturação magnética (Ms), com o aumento da proporção de sílica, as curvas de histerese se mantiveram semelhantes para as amostras de Fe₃O₄. A difração de raio X (DRX) confirmou a estrutura cristalina da hematita e magnetita. A Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou as diferentes morfologias, estruturas e concentrações de sílica no recobrimento das partículas. A através da extração dispersiva em fase sólida (DSPE) foi possível a redução em 80% da atrazina nas amostras confirmando a eficiência das partículas de Fe3O4@SiO2 na adsorção e remoção deste contaminante. Esses resultados sugerem que as nanopartículas de Fe3O4@SiO2 são promissoras para aplicações ambientais, oferecendo uma alternativa eficaz e sustentável para a remoção de contaminantes em água.

The synthesis of magnetite particles (Fe3O4) coated with silica was carried out in this dissertation with the aim of removing atrazine from water, as its presence is widespread in various aquatic sources, and which can cause various diseases. The magnetic nanoparticles were synthesized using the chemical reduction method and then coated with silica using the sol-gel method, which allows the particles to be incorporated and dispersed homogeneously in the silica matrix. For the silica coating, different concentrations of TEOS were used to assess the behavior of the coating and the thickness and uniformity of the silica layer formed on the particles. The samples were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), revealing absorption bands characteristic of Si-O-Si vibrations. Analyses of nitrogen adsorption and desorption isotherms indicated the presence of micro and macro pores, although the samples are not mesoporous. The magnetic analysis of the Fe₃O₄@SiO₂ samples revealed a decline in the magnetic saturation (Ms) values as the proportion of silica increased, while the hysteresis curves remained similar for the Fe₃O₄ samples. X-ray diffraction (XRD) confirmed the crystalline structure of hematite and magnetite. Scanning Electron Microscopy (SEM) showed the different morphologies, structures and silica concentrations in the particle coating. Using dispersive solid phase extraction (DSPE), it was possible to reduce the concentration of atrazine in the samples by 80%, confirming the efficiency of Fe3O4@SiO2 particles in adsorbing and removing this contaminant. These results suggest that Fe3O4@SiO2 nanoparticles are promising for environmental applications, offering an effective and sustainable alternative for removing contaminants from water.