4.6 M´etodos de Preparac¸˜ao
5.1.1 DRX das Perovskitas Complexas
Os p´os obtidos a partir da reac¸˜ao de combust˜ao e do tratamento t´ermico foram caracteriza- dos por meio de difrac¸˜ao de raios X em temperatura ambiente e, em alguns casos, em relac¸˜ao `a temperatura de tratamento. As amostras perovskitas produzidas neste trabalho, compartilham caracter´ısticas com as perovskitas ortoferritas de terras raras.
Em geral, as ortoferritas de terras raras apresentam simetria ortorrˆombica, formando uma perovskita, podendo conter al´em do Fe3+, outros ´ıons (ex.: Mn3+, Al3+), situados no centro do
octaedro de oxigˆenio. As regi˜oes vazias entre octaedros s˜ao ocupadas por ´ıons com raio iˆonico maior, como as terras raras (White 1969).
As ortoferritas de terras raras tˆem suas redes formadas pela base cristalogr´afica, definida pelos ´ıons Re3+ situados na posic¸˜ao de Wycoff 8c. O octaedro pode ser definido por uma base formada por dois oxigˆenios O1 e O2 situados nos s´ıtios 4c e 8d, respectivamente. Finalmente, os metais de transic¸˜ao ocupam o centro do octaedro compartilhando a posic¸˜ao de simetria 4b.
As seguintes discuss˜oes relacionam-se com a formac¸˜ao de fase cristalogr´afica das amostras, produzidas por meio da reac¸˜ao de combust˜ao.
As amostras DyFe0.5Mn0.5O3 e DyFe0.5Al0.5O3 , como mencionado anteriormente, apre-
sentaram uma estrutura ortorrˆombica. Estas amostras se cristalizam no grupo espacial Pbnm, compartilhando assim, a mesma simetria da perovskita GdFeO3 semelhante `a Figura 3.13. A
Figura 5.29 apresenta o difratograma de raios X para as amostras DyFe0.5Al0.5O3e DyFe0.5Mn0.5O3
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 64
Figura 5.29: Difratograma das amostras DyFe0.5Mn0.5O3e DyFe0.5Al0.5O3.
Devido `a similaridade estrutural entre as amostras, os difratogramas apresentam algumas caracter´ısticas comuns. As diferenc¸as s˜ao associadas ao deslocamento e mudanc¸a de intensi- dade de alguns picos.
O deslocamento ´e comumente associado `a mudanc¸a nos parˆametros de rede, frequente- mente ocasionada pela diferenc¸a de raio iˆonico das esp´ecies atˆomicas que constituem o material. As diferenc¸as entre os raios das esp´ecies resultam em mudanc¸a nos parˆametros de rede, que por sua vez, induz variac¸˜ao nos fatores geom´etricos, refletindo em alterac¸˜ao nos difratogramas.
A populac¸˜ao da c´elula unit´aria por ´ıons produz, por outro lado, espalhamento diferenciado, dependendo da esp´ecie atˆomica que constitui o composto. Assim, a mudanc¸a por meio de dopagens, induz alterac¸˜ao nos fatores de espalhamento, mudando a intensidade dos picos.
Os parˆametros cristalogr´aficos dos compostos foram extra´ıdos por refinamento Rietveld de difratogramas obtidos em temperatura ambiente. Seus valores s˜ao apresentados na Tabela 1.
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 65 Tabela 1: Parˆametros de rede das amostras DyFe0.5Al0.5O3 e DyFe0.5Mn0.5O3 .
DyF e0.5M0.5O3 M = Al M = M n a( ˚A) 5.2693 5.2866 b( ˚A) 5.2694 5.7033 c( ˚A) 7.5280 7.5062 V ( ˚A) 217.501 226.3260 x(Dy) 0.9841 0.9797 y(Dy) 0.0597 0.0741 x(OI) 0.1144 0.1307 y(OI) 0.5 0.42707 x(OII) 0.7438 0.7124 y(OII) 0.3141 0.3127 z(OII) 0.3141 0.0492 GoF 1.22 1.14 Rp 6.15 6.01 Rwp 7.91 8.29
Os parˆametros de rede apresentam valores variados dependendo do composto. Para DyFe0.5Mn0.5O3
, os eixos cristalogr´aficos exibem valores tais que a <b <c. Considerando as relac¸˜oes pseu- doc´ubicas para as perovskitas, observamos que a proporcionalidade entre os eixos c e a da amostra, DyFe0.5Mn0.5O3 , exibe intensidade que n˜ao satisfazem os valores t´ıpicos, comu-
mente encontrados em compostos que apresentam distorc¸˜oes Jahn-Teller cooperativo, como ocorre em algumas manganitas (Alonso et al. 2000).
A relac¸˜ao c/a para DyFe0.5Mn0.5O3 apresenta cerca de 0.38% acima do valor da
√ 2. Desta forma, n˜ao satisfaz a relac¸˜ao resultante de Jahn-Teller cooperativo c/a <√2. Contudo, ´e conhecido que em ortoferritas, a relac¸˜ao c/a >√2 ´e indicativo de distorc¸˜ao do tipo GdFeO3.
Este tipo de distorc¸˜ao ´e referente a uma pequena rotac¸˜ao dos octaedros contendo Fe3+ que
ocorre em decorrˆencia da acomodac¸˜ao do espac¸o extra nos s´ıtios de simetria da terra rara. Assim, a acomodac¸˜ao dos ´ıons uma terra rara de pequeno raio iˆonico promove as distorc¸˜oes cuja relac¸˜ao de eixos obedece geralmente c/a >√2.
´
E necess´ario observar que a relac¸˜ao dos eixos cristalogr´aficos n˜ao satisfaz as condic¸˜oes para um efeito Jahn-Teller cooperativo, contudo, seu baixo valor, pr´oximo `a√2 ´e uma evidˆencia de que o efeito pode existir fracamente em regi˜oes nas quais haja maior quantidade de Mn3+.
Os efeitos da inserc¸˜ao de um ´ıon Jahn-Teller ativo podem ser realc¸ados comparando as relac¸˜oes dos eixos c/a para amostra pura DyFeO3catalogada com PDF 00-047-0069. Segundo
a literatura, DyFeO3 apresenta valor c/a em torno de 1.62%; este valor ´e maior que a relac¸˜ao
encontrada na relac¸˜ao c/a para o DyFe0.5Mn0.5O3 . A presenc¸a de Jahn-Teller, ainda que fraca,
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 66
que Mn3+ seja inserido. Comparando com a amostra com Jahn-Teller, tal como DyMnO3 (00-
025-0330), observamos que a relac¸˜ao ´e cerca de 1.015% abaixo de√2 (Gallagher, McCarthy e University 1973).
Em uma coordenac¸˜ao octa´edrica, os ´ıons Mn3+ e Fe3+ apresentam valores de raio iˆonico
semelhantes, de forma que n˜ao ´e suficiente considerar os efeitos envolvendo diferenc¸a de raios iˆonicos nos parˆametros cristalogr´aficos. Contudo, ao considerarmos os valores das relac¸˜oes en- tre eixos na amostra DyFe0.5Mn0.5O3em comparac¸˜ao com DyFeO3e DyMnO3, permite sugerir
que os valores dos parˆametros advˆem da contribuic¸˜ao do efeito Jahn-Teller n˜ao cooperativo em algumas c´elulas, provocado pelos octaedros populados por Mn3+.
Os valores de parˆametros de rede s˜ao influenciados pela distorc¸˜ao devido `a terra rara e ao efeito Jahn-Teller. A ac¸˜ao destes fatores resulta um difratograma que pode ser facilmente indexado com os padr˜oes fornecidos pela amostra DyCo0.679Pt0.321O3 (01-084-1489) (Liu e
Prewitt 1991).
A amostra DyFe0.5Al0.5O3, por outro lado, apresenta os valores de seus parˆametros crista-
logr´aficos, n˜ao em relac¸˜ao a um efeito Jahn-Teller, pois Al3+ n˜ao exibe tal efeito, mas devido
ao seu pequeno raio iˆonico em coordenac¸˜ao octa´edrica resulta em mudanc¸a destes parˆametros. Segundo Shannon et al., os ´ıons de Al3+ em coordenac¸˜ao octa´edrica tˆem raio iˆonico apro-
ximadamente em torno de 0.675 ˚A, enquanto o Fe3+ com configurac¸˜ao de alto spin, e, em
coordenac¸˜ao octa´edrica, tem valor de raio iˆonico em tono de 0.785 ˚A. Estas diferenc¸as de valo- res iˆonicos refletem na reduc¸˜ao local do octaedro, e, consequentemente, resulta na reduc¸˜ao da c´elula unit´aria.
A reduc¸˜ao da c´elula unit´aria em func¸˜ao da presenc¸a de Al pode ser notada se compararmos os volumes para DyFeO3, DyFe0.5Al0.5O3e DyAlO3. A ficha cristalogr´afica para DyFeO3apre-
senta este composto como tendo um volume 226.37 ˚A3. Com 50% de Al no DyFe0.5Al0.5O3
, o volume da c´elula unit´aria reduz para 217.5 ˚A3. Para o ortoaluminato DyAlO3, o volume ´e
reduzido para 204.72 ˚A3. Estes valores apresentam a clara relac¸˜ao entre a reduc¸˜ao do volume
da c´elula unit´aria e o conte´udo de Al3+ na perovskita. Tal reduc¸˜ao tamb´em foi observada em outras ortoferritas dopadas com alum´ınio tal como TbFe1−xAlxO3 (Bombik et al. 1997).
Os valores dos parˆametros de rede satisfazem a relac¸˜ao c/a >√2 com cerca de 1.0% acima de√2. A relac¸˜ao evidencia que a inserc¸˜ao do Al reduz pouco a distorc¸˜ao do tipo GdFeO3, nos
octaedros, passando de 1.62 % em relac¸˜ao a DyFeO3 para 1.0%. Este valor ´e contrastante
com o valor de 0.38% presente na amostra de DyFe0.5Mn0.5O3, em que a reduc¸˜ao expressiva ´e
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 67
A reduc¸˜ao do valor da relac¸˜ao c/a em relac¸˜ao ao composto n˜ao dopado DyFeO3 adv´em
do decl´ınio da rotac¸˜ao dos octaedros em decorrˆencia da compensac¸˜ao da distorc¸˜ao provocada pelo Al. Todavia, a reduc¸˜ao n˜ao elimina do material a distorc¸˜ao predominante que ocorre em ortoferritas.
As diferenc¸as f´ısico-qu´ımicas entre Mn e Al resultaram em diferenciac¸˜ao, n˜ao somente nos parˆametros de rede, mas nas temperaturas envolvidas necess´arias para sintetizar as ortoferritas dopadas. Para um tratamento em torno de 1300◦C, as amostras DyFe0.5Mn0.5O3 formaram-se
apresentando fase ´unica. Por outro lado, as amostras ortoferritas dopadas com Al apresentaram dupla fase. Uma das fases continha excesso de Fe, enquanto outra fase continha excesso de Al. Para DyFe0.5Al0.5O3 , o tratamento em 1300◦C/24 h n˜ao se mostrou suficiente para com-
pletar as reac¸˜oes e formar uma fase homogˆenea em relac¸˜ao `a composic¸˜ao envolvendo Al/Fe. A Figura 5.30 apresenta um fragmento dos difratogramas da amostra DyFe0.5Al0.5O3 e sua
evoluc¸˜ao ao longo dos tratamentos.
Figura 5.30: Difratograma de amostra DyFe0.5Al0.5O3tratada em diferentes temperaturas entre 1300◦C
e 1500◦C durante 24 h.
As fases detectadas no DyFe0.5Al0.5O3s˜ao constitu´ıdas por perovskitas ortorrˆombicas con-
tendo Dy, Fe e Al, apresentando valores de parˆametros de rede similares aos frequentemente encontrados para DyFe0.5Al0.5O3 . Por este motivo, o difratograma para amostra tratada em
1300◦C/24 h, apresenta uma assimetria excessiva, provocada n˜ao por um fator intr´ınseco, mas pela contribuic¸˜ao de uma fase similar com a parˆametros ligeiramente diferentes.
´
E observ´avel que a assimetria dos picos ´e reduzida para tratamentos em 1400◦C/24 h, e eliminada nas amostras tratadas a 1500◦C/24 h, como indicam as setas na Figura 5.30. Com o
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 68
aumento da temperatura, a difus˜ao iˆonica ´e favorecida de forma que a fase com excesso de Al reage com a fase com excesso de Fe, equilibrando-se em torno da fase DyFe0.5Al0.5O3 . Desta
forma, a dupla fase detectada para amostras tratadas em 1300◦C ´e reduzida com a temperatura, resultando em um composto monof´asico quando tratado a 1500◦C/12 h.
A Figura 5.31 apresenta a quantificac¸˜ao dos ´ıons e das fases para amostras tratadas a 1300◦C calculadas a partir do refinamento dos fatores de ocupac¸˜ao dos ´ıons para cada fase encontrada.
Figura 5.31: Quantificac¸˜ao de fases encontradas em amostras DyFe0.5Al0.5O3tratadas a 1300◦C.
As amostras de GdFeO3 dopadas com Mn e Al foram produzidas e tratadas sob mesmas
condic¸˜oes das outras amostras ortoferritas estudadas neste trabalho.
O gr´afico da Figura 5.32 apresenta o difratograma de Raios X para as amostras obtidas com fase ´unica.
Os difratogramas compartilham semelhanc¸a entre si, uma vez que ambas amostras estruturaram- se com uma simetria ortorrˆombica pertencente ao grupo espacial Pbnm.
As amostras GdFe0.5Mn0.5O3 foram sintetizadas com sucesso ap´os tratamento t´ermico a
1350◦C/24h em atmosfera aberta. Seus picos foram facilmente indexados de acordo com os padr˜oes da perovskita ortorrˆombica isomorfa YTiO3 (PDF 01-088-0314) e de acordo com a
ortoferrita prot´otipo GdFeO3 (PDF 01-078-0451) (Hester et al. 1997, H¨onle, Miller e Simon
1988).
A dopagem de Mn na ortoferrita GdFeO3 altera perceptivelmente as posic¸˜oes e intensi-
dades; parte devido a seu fator de espalhamento. Contudo, a comparac¸˜ao dos difratogramas em relac¸˜ao aos padr˜oes da ortoferrita (GdFeO3) e manganita (GdMnO3) mostra um afastamento
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 69
Figura 5.32: Difratograma das amostras GdFe0.5Mn0.5O3e GdFe0.5Al0.5O3
estes picos s˜ao indexados com os planos (101) e (020) respectivamente). Este comportamento tamb´em ´e encontrado em outras perovskitas de terra rara com raio iˆonico pr´oximo ao Gd3+tais
como: EuFeO3(PDF 01-074-1475), EuMnO3(PDF 00-025-0335), TbFeO3(PDF 01-074-1477)
e TbMnO3 (PDF 01-072-0379) . A Figura 5.33 apresenta a diferenc¸a entre os picos extra´ıdos
dos bancos de dados cristalogr´aficos em func¸˜ao do conte´udo de Mn.
A diferenc¸a entre os picos no intervalo de 22◦ e 25◦, tomados dos padr˜oes cristalogr´aficos, sugere que h´a pouca dependˆencia da terra rara, levando em conta que estas tˆem raios aproxima- dos. Contudo, os valores da diferenc¸a entre os picos parecem ser dependentes da quantidade de Mn presente na amostra.
Esta afirmac¸˜ao ´e ressaltada pela proporcionalidade linear da distˆancia entre os picos e o conte´udo de Mn, evidenciada pela amostra GdFe0.5Mn0.5O3 em comparac¸˜ao com os extremos
formados pelas ferritas e pelas manganitas.
O simples deslocamento dos picos sugere mudanc¸a esperada nos parˆametros de rede in- duzida pelo efeito da inserc¸˜ao do Mn. A tabela 2 apresenta os parˆametros de rede cristalina proveniente de refinamento Rietveld para as amostras GdFe0.5Mn0.5O3e GdFe0.5Al0.5O3 .
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 70
Figura 5.33: Comportamento linear da separac¸˜ao entre os picos encontrados em 22◦e 25◦em func¸˜ao da quantidade de Mn.
feita, sugerindo que o mecanismo principal de distorc¸˜ao ´e relacionado com o tilt1dos octaedros. Entretanto, a raz˜ao c/a apresenta reduc¸˜ao passando de para 0.31% em relac¸˜ao em√2.
A relac¸˜ao c/a para GdFe0.5Mn0.5O3 apresenta valor em torno de 0.31% de
√
2, um pouco abaixo do valor que a relac¸˜ao apresenta para DyFe0.5Mn0.5O3 (0.38%). A pequena variac¸˜ao
entre as duas amostras pode estar relacionada com o fato de o Gd apresentar um raio iˆonico um pouco maior que o Dy, de maneira que a distorc¸˜ao ´e reduzida levemente.
Devido `a similaridade da relac¸˜ao c/a para o GdFe0.5Mn0.5O3 e DyFe0.5Mn0.5O3, identifi-
camos que o GdFe0.5Mn0.5O3compartilha semelhante mecanismo que origina as diferenc¸as de
parˆametros. Seguindo a mesma linha de argumentac¸˜ao j´a apresentada na discuss˜ao acerca da estrutura DyFe0.5Mn0.5O3 , propomos que a inserc¸˜ao de Mn contribui com distorc¸˜oes do tipo
Jahn-Teller; mas sem apresentar Jahn-Teller cooperativo devido `a distribuic¸˜ao aleat´oria do Fe nos centros dos octaedros.
As amostras GdFe0.5Al0.5O3 foram sintetizadas por meio do m´etodo da combust˜ao e obti-
das com fase ´unica ap´os tratamento a 1500◦C/24 h. O difratograma do GdFe0.5Al0.5O3 pode
ser facilmente indexado de acordo com o padr˜ao fornecido pelo composto TbFe0.324Al0.676O3
catalogado com o n´umero PDF 01-088-0152 (Bombik et al. 1997). Uma an´alise qualitativa
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 71 Tabela 2: Parˆametros de rede das amostras GdFe0.5Al0.5O3 e GdFe0.5Mn0.5O3 .
GdF e0.5M0.5O3 M = Al M = M n a( ˚A) 5.3209 5.3360 b( ˚A) 5.4954 5.7284 c( ˚A) 7.5903 7.5696 V ( ˚A) 221.948 231.383 x(Gd) 0.9829 0.9842 y(Gd) 0.0539 0.0728 x(OI) 0.1058 0.0963 y(OI) 0.5 0.4681 x(OII) 0.7523 0.6956 y(OII) 0.3133 0.3066 z(OII) 0.0403 0.0490 GoF 1.41 1.16 Rp 9.0 6.4 Rwp 12 8.5
sugere que o composto apresenta estrutura ortorrˆombica com grupo espacial Pbnm. O refina- mento da estrutura confirma o grupo espacial, como tamb´em sua simetria. A tabela 2 apresenta os parˆametros refinados para GdFe0.5Al0.5O3e GdFe0.5Mn0.5O3 .
´
E observ´avel que em comparac¸˜ao ao GdFe0.5Mn0.5O3 e `a perovskita GdFeO3, que o vol-
ume da c´elula unit´aria dos compostos contendo Al ´e reduzido. A reduc¸˜ao da c´elula unit´aria ´e relacionada com a inserc¸˜ao de Al3+, cujo raio iˆonico em coordenac¸˜ao octa´edrica ´e menor que o
Fe3+. Este efeito ocorre de maneira semelhante ao composto DyFe0.5Al0.5O3em que o volume
e os parˆametros decrescem proporcionalmente `a quantidade de Al. O processo de obtenc¸˜ao de fase ´unica de GdFe0.5Al0.5O3 envolveu aplicac¸˜ao de diferentes tratamentos t´ermicos. As
amostras GdFe0.5Al0.5O3 foram submetidas `as temperaturas de 1300◦C, 1400◦C e 1500◦C,
respectivamente.
Segundo o difratograma de cada amostra, apresentou-se caracter´ısticas semelhantes `a amostra DyFe0.5Al0.5O3 tratada em temperatura abaixo de 1500◦C. Tanto DyFe0.5Al0.5O3 , quanto
GdFe0.5Al0.5O3 apresentam dupla fase quando tratada em 1300◦C e 1400◦C durante 24 h.
O gr´afico da Figura 5.34 apresenta a evoluc¸˜ao de alguns picos em func¸˜ao do tratamento t´ermico da amostra.
O refinamento sobre a medida DRX da amostra tratada a 1300◦C, indica a presenc¸a das fases: uma com excesso de Fe e outra com excesso de Al, como ilustra na Figura 5.35:
A amostra NdFe0.5Al0.5O3 foi sintetizada com sucesso por meio do m´etodo da reac¸˜ao de
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 72
Figura 5.34: Difratograma de amostra GdFe0.5Al0.5O3tratada em diferentes temperaturas entre 1300◦C
e 1500◦C durante 24 h.
Figura 5.35: Quantificac¸˜ao de fases encontradas em amostras GdFe0.5Al0.5O3tratadas a 1300◦C.
O difratograma de raios X para a amostra foi facilmente indexado de acordo com o padr˜ao fornecido pelo composto NdCrO3 (01-088-0698). A indexac¸˜ao tamb´em indica que a amostra
formou uma estrutura ortorrˆombica com grupos espacial Pbnm. A Figura 5.36 apresenta difratograma de raios X para amostra NdFe0.5Al0.5O3.
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 73
Figura 5.36: Difratograma da amostra NdFe0.5Al0.5O3.
respectivos valores dos parˆametros de rede. As mudanc¸as s˜ao caracterizadas como a reduc¸˜ao dos valores de parˆametros de redes a, b e c, resultando em uma mudanc¸a de volume da c´elula unit´aria. A reduc¸˜ao ´e processada passando o volume de 236.34 ˚A3 do composto n˜ao dopado
com Al, NdFeO3, para 225.04 ˚A3, para amostra NdFe0.5Al0.5O3. A percept´ıvel reduc¸˜ao ´e forte-
mente correlacionada com a presenc¸a de Al. Na Tabela 3 s˜ao apresentados os parˆametros de rede estimados por meio do m´etodo Rietveld.
A an´alise entre as relac¸˜oes dos eixos cristalogr´aficos c/a para Pbnm sugere que o composto apresenta menor efeito de distorc¸˜ao do tipo GdFeO3. A relac¸˜ao b/c mostra um valor cerca de
0.081% acima de√2. Este valor ´e pequeno quando comparamos com o valor estimado para NdFeO3, cerca de 0.68% acima de
√
2. Dois fatores influenciam a relac¸˜ao e o n´ıvel de distorc¸˜ao do octaedro: o tamanho de terra rara e o efeito da presenc¸a de alum´ınio.
Nd apresenta um raio maior que Gd e Dy, de forma que a distorc¸˜ao do tipo GdFeO3, provo-
cada justamente pelo pequeno raio iˆonico da terra rara, ´e minimizada com a formac¸˜ao da pe- rovskita contendo uma terra rara com raio maior. A distorc¸˜ao para os compostos n˜ao dopa-
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 74 Tabela 3: Parˆametros de refinamento do NdFe0.5Al0.5O3 (Pbnm) com a = 5.4072( ˚A), b =
5.4379( ˚A) e c = 7.6532 ( ˚A) e GoF =1.21 Rwp= 11.8%
Atom Wyc. x/a y/b z/c Nd1 4c 0.0349 0.25 -0.00854
Fe1 4b 0.0 0.5 0.0
Al1 4b 0.0 0.5 0.0
O1 4c 0.5047 0.25 0.0643 O2 8d 0.2178 0.020 0.695
dos evidenciam facilmente este efeito apresentando valores 1.66% e 1.34 % para o DyFeO3 e
GdFeO3 respectivamente. Como apresentados nas outras amostras dopadas com Al, a reduc¸˜ao
do octaedro favorece a acomodac¸˜ao dos ´ıons de maneira que a distorc¸˜ao do octaedro ´e reduzida. As amostras NdFe0.5Al0.5O3 exibiram caracter´ısticas semelhantes ao DyFe0.5Al0.5O3 e
GdFe0.5Al0.5O3 , pois apresentaram dificuldade de formac¸˜ao de fase ´unica em temperaturas
de tratamento abaixo de 1500◦C. Contudo, este composto diferenciou-se no que concerne `a dificuldade de formac¸˜ao do composto. A Figura 5.37 apresenta a evoluc¸˜ao dos difratogramas em func¸˜ao da temperatura de tratamento:
Figura 5.37: Difratograma de amostra NdFe0.5Al0.5O3 tratada em 1300◦C/24 h, 1400◦C/24 h e 1500 ◦C/24 h.
O refinamento do difratograma da amostra tratada a 1300◦C/24 h apresentou dupla fase com simetrias ortorrˆombica e rombo´edrica. A formac¸˜ao de fases diferentes, em comparac¸˜ao com
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 75
DyFe0.5Al0.5O3, GdFe0.5Al0.5O3cujas fases esp´urias eram todas ortorrˆombica s˜ao relacionadas
com mudanc¸a do fator de tolerˆancia que estabiliza a fase ortorrˆombica ou rombo´edrica.
As perovskitas de terra rara de raio iˆonico maior apresentam fase ortorrˆombica quando a quantidade de Fe for maior que seu limiar de percolac¸˜ao. Desta forma, nas amostras tratadas a 1300◦C/24 h, as regi˜oes contendo maior quantidade de Fe favorecem a formac¸˜ao ortorrˆombica. Por outro lado, o composto NdAlO3 apresenta estrutura rombo´edrica, resultado da diferenc¸a
entre os raios iˆonicos maior do Nd e menor do Al. Esta caracter´ıstica nos sugere que a amostra com maior presenc¸a de Al, acima de um limiar, favorece a formac¸˜ao de fase rombo´edrica (Geller e Bala 1956).
A aplicac¸˜ao de temperaturas mais altas promove a difus˜ao de ´ıons de maneira que a distribuic¸˜ao de Fe seja mais uniforme, eliminando a fase rombo´edrica em amostras tratadas a 1500◦C/24 h.
Finalmente, efetuamos an´alise estrutural das amostras SmFe0.5Mn0.5O3 e EuFe0.5Mn0.5O3.
Estas amostras foram produzidas no Brasil por meio do m´etodo de reac¸˜ao por combust˜ao uti- lizando tanto glicina (EuFe0.5Mn0.5O3) quanto ureia (SmFe0.5Mn0.5O3).
A Figura 5.38 apresenta o difratograma de raios X da amostra EuFe0.5Mn0.5O3 obtido em
temperatura ambiente.
Figura 5.38: Difratograma da amostra EuFe0.5Mn0.5O3.
A an´alise do difratograma indica que o composto se estruturou com simetria ortorrˆombica e grupo de simetria espacial P bnm. Os padr˜oes formados pelos picos s˜ao compat´ıveis com o
5.1 Caracterizac¸˜ao Estrutural 76
padr˜ao fornecido pela EuFeO3 (PDF 01-074-1475) (Marezio, Remeika e Dernier 1970).
Os parˆametros de rede foram ajustados com sucesso por meio do M´etodo de Rietveld. Na Tabela 4 s˜ao apresentados os valores dos parˆametros de rede.
Tabela 4: Parˆametros de rede do EuFe0.5Mn0.5O3 (P bnm) a = 5.347( ˚A), b = 5.623( ˚A) e
c = 7.602( ˚A) em 293 K.
Atom Wyc. x/a y/b z/c
Eu1 4c 0.98504 0.06394 0.25
Fe1 4b 0.0 0.5 0.0
Mn1 4b 0.0 0.5 0.0