Příprava nanočástic na bázi železa s významnými magnetickými vlastnostmi

Bc. David Vašíček

Bachelor's thesis

Synthesis of iron nanoparticles with advanced magnetic properties

Abstract:

V této práci se věnuji syntéze nanočástic oxidů železa v nízkotlaké aparatuře, ve které je zapálen výboj s povrchovou vlnou. Jako prekurzor je použit pentakarbonyl železa Fe(CO)5. Reakční zónou protékají plyny, jako je kyslík, argon či uhlovodíky, které jsou používány zejména v pozdějších experimentech. Výboj byl analyzován optickou emisní spektroskopií. Hlavním cílem je syntetizovat nanoprášek obsahující ε-Fe2O3 a optimalizovat syntézu vzhledem ke kvalitě a množství nanoprášku. Vzhledem k tomu, že ε Fe2O3 se již dříve podařilo vyrobit v aparatuře pro pochodňový výboj pracující za atmosférického tlaku, bylo v této aparatuře provedeno několik syntéz za účelem shromáždění dat pro následné experimenty na nízkotlaké aparatuře. Tyto experimenty tvořily hlavní část práce a očekávalo se, že se na nízkotlaké aparatuře podaří vyrobit kvalitnější produkt ve větším množství. ε Fe2O3 v nízkotlaké aparatuře nakonec nebylo úspěšně syntetizováno, přesto bylo shromážděno množství užitečných dat a byl vyroben vzorek obsahující nanočástice γ-Fe2O3 nanometrických rozměrů vhodné pro biomedicínské aplikace. Vyrobené nanoprášky byly analyzovány chemickou metodou na bázi krevních solí a rentgenovou práškovou difrakcí.

Abstract:

This work deals with iron oxide nanoparticle synthesis in low-pressure surface wave discharge. Iron pentacarbonyl, Fe(CO)5, was used as a precursor. Gases such as oxygen, argon or, especially in later experiments, carbohydrates flow through the reaction area. The discharge was analyzed by means of optical emission spectroscopy. The main aim was to synthesise nanopowder containing ε-Fe2O3 and to optimize the synthesis in terms of the quality and amount of the nanopowder. Taking into consideration that ε-Fe2O3 had previously been synthesised in an atmospheric-pressure microwave plasma torch, several experiments were carried out on this device as well, in order to collect data for subsequent experiments on the low-pressure device. The latter were of the central focus in this work and it was expected that it would be possible to synthesise greater amounts of higher-quality product. In the end, ε-Fe2O3 was not synthesised in the low-pressure device successfully. In spite of that, a large body of useful data was collected and a sample containing nanosized γ-Fe2O3 nanoparticles, appropriate for biomedical applications, was synthesised. The nanopowders that were produced were analyzed chemically by the potassium ferrocyanide method and by x ray powder diffraction.

Keywords

Nanočástice oxidů železa, mikrovlnný nízkotlaký výboj, výboj s povrchovou vlnou, ε-Fe2O3, amorfní Fe2O3, syntéza nanoprášků, syntéza nanočástic

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2012
• Supervisor: Mgr. Ondřej Jašek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Physics