LÁMINAS DE HIERRO CON NANOESTRUCTURAS SUPERFICIALES DE HEMATITA Y MAGNETITA ELECTRODEPOSITADAS SOBRE SUSTRATOS DE ALUMINIO.

MENESES, FERNANDO; RIVA, JULIETA; RIVA, JULIETA; APREA, MA. SOLEDAD; BERCOFF, PAULA; APREA, MA. SOLEDAD; BERCOFF, PAULA; MENESES, FERNANDO

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Jornada; 1° JORNADA INTERDISCIPLINARIA DE APLICACIONES DE FENÓMENOS DE SUPERFICIE; 2019

Las láminas de hierro que presentan nanoestructuras superficiales de óxidos de hierro son degran interés para posibles aplicaciones tecnológicas, en particular en remediación ambiental. Poreste motivo, resulta importante estudiar la síntesis de este tipo de nanoestructuras, tratando decontrolar la formación superficial de óxidos de hierro ferromagnético (como magnetita o hematita).Este tipo de materiales han demostrado su relevancia para ser utilizados como electrodos ensistemas de separación de agua y producción de hidrógeno en celdas solares [1]. Otrosinvestigadores han estudiado un tipo particular de nanoestructura de hematita, sintetizada enpresencia de un campo magnético, con aplicaciones en tratamiento de agua mediante la adsorciónde metales pesados (Ar y Cr) [2].Para esta investigación se sintetizaron películas de hierro por electrodeposición a dospotenciales fijos, negativos, de -1,5 V y -2,0 V. Se emplearon como sustratos láminas de aluminiode 98% de pureza, a las cuales se les efectuó un tratamiento de electro-pulido (a espejo) previo ala síntesis, en una celda electroquímica de tres electrodos. El contra-electrodo utilizado fue de Ptmientras que el electrodo de referencia fue de Ag/AgCl. Las láminas obtenidas se caracterizaronpor difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, emisión de rayos X por dispersión enenergía y magnetometría. Además, se determinaron los mecanismos de nucleación y crecimientocristalino que predominan en estas láminas a partir de las curvas de corriente en función deltiempo (transitorios) medidas durante los procesos de electrodeposición.A partir de la caracterización se halló que las láminas sintetizadas por este método seencuentran compuestas mayoritariamente de hierro puro, con una estructura cristalina de tipocúbica centrada en el cuerpo (bcc) y textura cristalográfica en dirección (002). Las superficies delas películas sintetizadas presentan estructuras nanométricas de óxidos de hierro. En la muestraelectrodepositada a -1,5 V se detectan magnetita y hematita, mientras que en el caso de efectuarla síntesis a -2,0 V, sólo se encuentra hematita sobre la superficie del hierro. En ambos casosestos óxidos cristalizan en estructuras de tipo ?nanosheets? y ?nanoflowers? con dirección decrecimiento perpendicular al plano de los sustratos. El tipo de nanoestructuras encontradas esimportante para aplicaciones tales como el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico ycromo, gracias a la capacidad de estos óxidos de hierro para la adsorción de metales pesados,que se ve incrementada debido al aumento del área efectiva expuesta [2, 3].El estudio de las propiedades magnéticas de las muestras preparadas permitió determinar que eleje de fácil magnetización coincide con el eje paralelo al plano de las películas. También seobservó un aumento de la coercitividad en la muestra que contenía magnetita superficial(electrodepositada con un potencial menos negativo). En cuanto a los mecanismos de crecimientoy nucleación de las películas de hierro, se encontró que el modelo tridimensional de régimenprogresivo controlado por el volumen de difusión representa satisfactoriamente las curvas detransitorios en ambas muestras.