Manganit de Calciu si Lantan

Cenan Alina Raluca An IV, CATB

1.Nanotehnologia Nanotehnologia este acea ramura a stiintei care

permite crearea de materiale, de dispozitive si de sisteme la scara nanometrica (1-100 nm).

Este caracterizata prin faptul ca toate procesele care se studiaza si se produc au ca si unitate de referinta nanometrul, ceea ce reprezinta a miliarda parte dintr-un metru.

Aplicatii: computere microscopice, nanoparticule pentru tratarea cancerului si motoare nepoluante.

2. Manganitul de calciu si lantan (LCMO)

Face parte din clasa Manganitelor dopate cu Lantanide si are formula generala:

Manganitul de calciu si lantan prezinta din punct de vedere al retelei cristaline prezinta o structura perowskitica.

3.Metode de obtinere a LCMO

Maganitul de calciu si lantan este obtinut prin : metoda reacţiei în faza solida, metoda sol-gel,

Filmele subtiri se pot depune din solutie prin: metoda spin-coating, prin imersare, prin procedee de depunere fizicã.

a. Metoda reactiilor in faza solida O reactie în stare solida este o reacţie, în care din

reactanti solizi se formeaza un produs de reactie solid, fara implicarea fazelor gazoase sau lichide la desfasurarea reactiei.

Reactantii se caracterizeaza prin legarea particulelor prin legaturi puternice, ionice sau covalente, ceea ce necesita un aport de energie exterioara ridicat pentru initierea si desfasurarea reactiilor.

Fazele solide isi incep reactiile la nivelul suprafetelor de contact intre granule.

Factorii care influenteaza reactiile in faza solida si care nu se pot neglija cand se discuta desfasurarea acestor reacii sunt: starea initiala a reactantilor, compozitia granulometrica, temperatura, presiunea, mineralizatorii prezenta in sistem a fazelor lichide sau gazoase.

Factorii care influenteaza metoda

Dezavantaje: se lucreaza la temperaturi inalte calitatea produsului nu se obtin produse de dimensiuni nano daca procesul nu e controlat bine poate sa apara

procesul de sinterizare

Avantaj: pretul de cost scăzut pentru prelucrarea pulberilor

Dezavantaje /Avantaje

Materii prime1. Oxidul de lantan (La2O3): Oxidul de lantan este un solid alb

inodor, insolubil în apă, dar solubil

în acid diluat.

2. Carbonatul de calciu (CaCO3 ): Carbonatul de calciu este o sare a

calciului cu acidul carbonic. Este o pulbere alba, densa si greu solubila in apa. Este raspandit in natura sub forma de minerale.

3. Carbonatul de mangan (MnCO3): Este un praf fin galben, roz sau

maroniu, insolubil în apă; Utilizat ca pigment în vopsitorii, în industria

cauciucului, în ceramică şi în medicină. Prin oxidare se acoperã cu o crustã brunã, peliculã

de oxizi de mangan.

2223 2

1COMnOOMnCO

Fluxul tehnologic

Descrierea metodei La baza sintezei LCMO prin metoda reactiilor in

faza solida eate reactia:

Necesarul de oxid de calciu şi mangan provine din decarbonatãrile carbonaţilor de calciu respectiv mangan.

23 COCaOCaCO 2223 2

1COMnOOMnCO

333.067.0232 67.02)33.0(267.0 MnOCaLaOMnOCaOOLa

b. Metoda sol-gel Metoda sol-gel este definita ca o metoda ce consta în

prepararea unui sol, gelifierea solului şi îndepartarea solventului, urmată de tratamente termice corespunzatoare.

Procesul sol-gel reprezintă sinteza unei retele anorganice amorfe (cel putin în primele etape) prin reactii chimice în solutie la temperaturi joase.

Solul poate fi obtinut din precursori organici sau anorganici (alcoxizi, sol de silice, nitraţi, citraţi )

Dezavantaje ale metodei sol-gel: preţul materiilor prime (precursorilor) este mare; materialul obţinut poate conţine pori reziduali,

hidroxili reziduali şi carbon rezidual; timpul de elaborare este mare.

Avantaje ale metodei sol-gel: oferă materiale de puritate ridicată asigură posibilitatea uşoară de purificare prin

distilare. asigură omogenizarea precursorilor la scară

moleculară.

Dezavantaje /Avantaje

permite utilizarea tehnicilor specifice chimiei pentru controlul reacţiilor.

permite densificarea solidelor anorganice la temperaturi joase

permite sinteza de materiale speciale, ca de exemplu filme, pulberi ceramice reactive, fibre .

permite realizarea de noi faze cristaline din solide necristaline.

temperatura de procesare scăzută determină economie de energie, evită impurificări prin eventuale reacţii cu recipienţii în care se face tratamentul termic, asigurând puritate

Materii prime1. Azotatul de calciu (Ca(NO3)2 ): Este o sare incolorã, absoarbe umezeala din aer. Provine din putrezirea unor materii organice de

origine biologica, sub actiunea anumitor bacterii. Este solubil in apa Cristalizeaza fara apa de cristalizare. Este folosit ca şi componentã a îngrãşãmintelor. Azotatul de calciu se descompune :

2223 42)(2 ONOCaONOCa

2. Acetatul de mangan (Mn(CH3COO)2.4H2O ): Se gãseşte sub formã de cristale colorate roz pal. Aceste cristale se dizolvã uşor în apã şi glicol.

3. Azotatul de lantan (La(NO3)3.6H2O) : Este o pudrã foarte solubila în apã

4. Acidul azotic (HNO3): Este un lichid incolor Prezinta punct de fierbere 84.1°, punct de topire -

41.6° si densitate de 1.52g/cm3. Este un acid tare, un agent oxidant puternic Acidul azotic este utilizat pentru fabricarea

îngrãşãmintelor (azotatul de amoniu) şi a nitroderivatilor unii utilizati ca si explozivi, iar altii ca intermediari pentru obtinerea colorantilor si a medicamentelor.

5. Sucroza (zaharoza): Substanţă solida cristalizata, de culoare alba din clasa zaharurilor. Are gust dulce; este solubilă în apă Cea mai comună formă de zahar utilizată în alimentatie6. Pectina: Compus organic care se găsesc în tesuturile celulelor vegetale Prin amestecare cu apă şi prin fierbere formeaza o gelatina

Fluxul tehnologic

Descrierea metodei Pentru obtinerea LCMO prin metoda sol-gel au fost

urmati urmatorii pasi: Dozarea materiilor prime cu balanta analitica Dizolvarea materiior prime in apa Amestecul obtinut este supus agitarii continue si incalzirii pe un agitator magnetic la o

temperatura de aproximativ 90° cand se formeaza un gel

Uscarea gelului pe baie de nisip cand se obtine o pudra care este apoi supusa tratamentului termic in cuptorul de calcinare

4. Utilizari ale LCMO Manganitul de calciu si lantan se poate obtine sub

diferite forme:

Manganitul de calciu si lantan are proprietati magnetice si se utilizeaza pentru obtinerea: senzorilor de camp magnetic capetelor de citire pentru hard-disk-uri izolatoarelor galvanice,

nanopulberi, nanofire, bulk (in bloc), nanotuburi , filme( ultrasubtiri), compozite cu Cu.

5. Metode de analiza a LCMOa. Analiza termica: reprezinta o suma de metode de

investigare prin care proprietatile fizice sau chimice ale unei substante sau a unui amestec de substante sunt masurate ca o functie de temperatura.

Pe tot parcursul modificării temperaturii este măsurată continuu proprietatea fizică urmărită , rezultatul fiind de obicei un grafic obţinut automat ( termogramă) ce conţine pe ordonată modificarea proprietăţii fizice iar pe abscisă modificarea de temperatură.

Metodele termice de analiza masoara diferenţele relative ce apar, între o proba şi un anumit etalon, în ceea ce priveste o anumita proprietate, o data cu cresterea temperaturii.

Analiza termica se realizeaza cu ajutorul aparatului numit derivatograf ce masoara simultan:

─ temperatura probei, a etalonului si a cuptorului; ─ diferenta de temperatura dintre proba si etalon (DTA); ─ modificarea greutatii probei in functie de temperatura

(TG);─ viteza cu care variaza greutatea probei (DTG); Inregistrarea celor patru curbe se poate face pe hartie

cu ajutorul unui sistem de inregistrare sau cu ajutorul computerului prin intermediul unei interfete.

b. Difractie de raze x: Prin difracţiei de raze X se determina compozitia

mineralogica, analizele fiind realizate cu ajutorul unui difractometru de raze X.

Radiaţiile X sau Roentgen reprezinta domeniul de unde electromagnetice cuprinse între 100-0,1Å.

Radiaţia X ia naştere atunci cand electonii cu viteza suficient de mare se ciocnesc cu un material , tansformându-şi energia cinetică în energie de radiaţie.

Difractia de raze X se realizeaza cu ajutorul unui difractometru

Difractometru Bruker

c. Analiza granulometrica: se realizeaza folosind aparatul Counter Coulter a carui domeniu de masura e cuprins in intervalul 0.010 - 300 μm.

Principiul de functionare a acestui aparat se bazeaza pe difractia luminii laser

In timpul unei masuratori prin

difractie laser, particulele sunt

trecute printr-o raza laser focalizata. Aceste particule imprastie lumina diferit, la un unghi

care este invers proportional cu marimea lor.

Aparatul Counter Coulter WING-SALD 7101

6. Bibliografie1. Maria Gorea-“Ceramica dielectrica”, Presa

Universitara Clujeaza, Cluj-Napoca, 2002

2. Firuta Goga-“Tehnici de analiza a materialelor oxidice”, Presa Universitara Clujeaza, Cluj-Napoca,2006.

3. C.D.Nenitescu – “Chimie generala”

4. Studiul termodinamic teoretic si experimental al unor compusi oxidici ai metalelor tranzitionale cu elemente ale pamanturilor rare- Profesor Dr. Docent Ing. Rodica Vilcu, Universitatea Bucuresti -2008

5. Synthesis of Perovskite La0.67Ca0.33MnO3 by Combustion synthesis and EDX study - Lonakar G. S.

6. Synthesys of La1-xCaxMnO3 nanowires by a sol- gel process -X Ma, H Zhang,J Xu,J Niu,Q Yang,J Sha, 2002

7. Journal of optoelectronics and adavnced materials

- Synthesis and electron spin resonance of La2/3Ca1/3MnO3 nanowires, D. Toloman, G. Mihailescu, Al. Darabont ; Pop C. V. L. , L. Olenic, A. Popa, O. Raita, M. Jivanescu, M. N.Grecu,L. M Giurgiu; S. Idziask, S.K. Hoffmann, 2006, vol. 8, nr.2.

8. Applied Physics Letters -Fabrication of ordered array of nanowires of La0.67Ca0.33MnO3 in alumina templates with enhanced ferromagnetic transition temperature, Shankar K. Shantha; Kar.Sohini;A. K. Raychaudhuri; G. N. Subbanna, Vol. 84 (2004)

9. Journal of Crystal Growth, The epitaxial growth of the LaCaMnO thin films whith the CMR effects prepared by a new method: Precursor film sintering, Hui Liu, Ying Luo, Ming Li, Volumul 293, Issue 2, 2006,2006,

10.10. Journal of Applied Physics - Journal of Applied Physics - PreparationPreparation and magnetic properties of La0.9Ca0.1MnO3 nanoparticles at 300 °C, Ji. Tianhao;Fang Jiye; Golob. Volodymyr; Tang. Jinke; O’Connor. Charles J., Volumul 92 (2002).

11. http://ro.wikipedia.org12. http://en.wikipedia.org13. http://dexrom.blogspot.com14. www.made-in-china.com15. www.tradeget.com16. www.3dchem.co17. www.mec.tuiasi.ro18. http://80.96.3.68:9080/taric/web/text.htm19. www.bikudo.com/.../204237/manganese_acetate.html20. www.avachemicals.net/manganese-acetate-tetrah21. www.ecplaza.net/.../manganese_oxide.html