Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jul 2022)
Effects of shell-thickness on the powder morphology, magnetic behavior and stability of the chitosan-coated Fe3O4 nanoparticles
Abstract
Chitosan-coated Fe3O4 nanoparticles were prepared by coprecipitation followed by reaction with chitosan and different volumes of glutaraldehyde. Coating was modified by varying the volume of glutaraldehyde and reaction time. XRD pattern shows maxima compatible Fe3O4 structure. FTIR spectroscopía confirms the presence of chitosan, more evident in samples with higher chitosan content, as denoted by TGA. TEM images of samples with low glutaraldehyde content reveal particles coated with a homogeneous chitosan shell. Meanwhile, those prepared with high glutaraldehyde volume show nanoparticles dispersed in an organic matrix. Samples present almost superparamagnetic behavior with magnetization saturation values that are reduced as the content of organic matter increases. Regarding the stability of these samples in solution, the presence of a homogeneous coating improves the initial suspension, although it does not prevent its subsequent aggregation over time. However, this aggregation process is reduced for sample synthesized with 1 mL of glutaraldehyde after 6 h of reaction. Resumen: Se han preparado nanopartículas de Fe3O4 recubiertas con quitosano mediante coprecipitación seguida de reacción con quitosano y diferentes volúmenes de glutaraldehído. El recubrimiento fue modificado a través de la variación del volumen de glutaraldehído y el tiempo de reacción. Los patrones de DRX muestran máximos compatibles con la estructura del Fe3O4. La espectroscopía IRTF confirma la presencia de quitosano, que se hace más evidente para muestras con altos contenidos de quitosano, como se observa mediante ATG. Las imágenes de MET con volumenes pequeños de glutaraldehído revelan partículas recubiertas homogéneamente con una coraza de quitosano. Por su parte, aquellas preparadas con grandes cantidades exhiben nanopartículas dispersas en la matriz orgánica. Las muestras presentan un comportamiento prácticamente superparamagnéticos con valores de magnetización a la saturación que se reducen cuanto mayor es le contenido de materia orgánica. Atendiendo a la estabilidad de las muestras en disolución, la presencia de un recubrimiento homogéneo mejora la suspensión inicial del material, pero no previene la agregación con el tiempo. Sin embargo, este proceso de agregación se ve reducido para la muestra sintetizada con 1 ml de glutaraldehído con un tiempo de reacción de 6 horas.
