بررسی اثر آلایش همزمان روی- کروم بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت کبالت

نویسندگان

1 1. گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، ایران

2 2. دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش، ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت آلایش داده شده با روی و کروم (Zn وCr )، با فرمول شیمیایی (7/0، 5/0، 3/0، 1/0 x=) Co1-xZnxFe2-xCrxO4، که به‌روش سل- ژل تهیه شده، مطالعه شده است. ویژگی‌های ساختاری، ریخت‌شناسی و مغناطیسی نمونه‌های تهیه شده با آنالیز‌های مختلفی از جمله پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنج مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مغناطش‌سنج ارتعاشی (VSM) بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس به‌همراه آنالیز ریتولد نشان داد که نمونه‌های تهیه شده تک‌فاز و دارای گروه فضایی Fd-3m هستند. نتایج میکروسکوپ الکترونی نشان داد که اندازه ذرات در محدوده نانومتری هستند. بررسی ویژگی‌های مغناطیسی نمونه‌ها نشان داد که به‌ازای آلایش 1/0x= مغناطش کاهش یافته و به کمترین میزان خود می‌رسد و سپس افزایش می‌یابد. این رفتار به توزیع کاتیون‌ها در جایگاه‌های چهار و هشت‌‌وجهی ساختار اسپینلی مربوط می‌شود. میدان وادارندگی نمونه‌ها نیز با آلایش به‌طرز چشمگیری کاهش یافت که علت اصلی آن کاهش ناهمسانگردی مغناطوبلوری به‌دلیل جایگزینی یون غیرمغناطیسی روی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Zn- Cr Substitution on the Structural and Magnetic Properties of Cobalt Ferrite Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • M. Eshraghi 1
  • Z. Mosleh 2
  • M. Rahimi 2
1 1. Department of Physics, Payamenoor University, Iran.
2 2. Department of Physics, Isfahan University of Technology, Iran.
چکیده [English]

In this investigation, the structural and magnetic properties of Cr and Zn substituted Co ferrite with the general formula Co1-xZnxFe2-xCrxO4 (x= 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) as prepared by sol- gel method were studied. The structural, morphological and magnetic properties of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), Scanning electron microscopy (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). XRD measurements along with the Rietveld refinement indicated that the prepared samples were single phase with the space group of Fd-3m. Results of SEM images also showed that the particles were in the nanosize range. Also, the magnetic properties of the samples indicated that the magnetization was first decreased, reaching the minimum value for x=0.1 sample; then it was increased. This behavior was related to the cation distribution at the tetrahedral and octahedral sites. Moreover, coercivity was significantly decreased with increasing the doping level due the decrease of magnetocrystalline anisotropy because of the nonmagnetic Zn ion substitution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cobalt Ferrite
  • structural and magnetic properties
  • Cr and Zn substituted

مراجع

1. Özgür, Ü., Alivov, Y., and Morkoç, H., “Microwave Ferrites, Part 1: Fundamental Properties”, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol. 20, pp. 789-834, 2009.
2. Kumar, A., Sharma, P., and Varshney, D., “Structural, Vibrational and Dielectric Study of Ni Doped Spinel Co Ferrites: Co1-xNixFe2O4 (x=0.0, 0.5, 1.0)”, Ceramics International, Vol. 40, pp. 12855-12860, 2014.
3. Nayerhoda, R., Asjadi, F., Seifi, P., and Salimi, M., “Analysis of Structural and Magnetic Characteristics of Nickel Ferrite Nanoparticles Prepared by Hydrothermal Method”, Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal), Vol. 34, No. 1, pp. 35-43, 2015.
4. Alamolhoda, S., Mirkazemi, S. M., Shahjooyi, T., and Benvidi, N., “Evaluating Phase Constituents, Magnetic Properties and Microstructure of Nickel Ferrite Nanoparticles Synthesized by Sol- gel Auto-combustion”, Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal), Vol. 36, No. 2, pp. 47-54, 2017.
5. Houshiar, M., Zebhi, F., Razi, Z. J., Alidoust, A., and Askari, Z., “Synthesis of Cobalt Ferrite (CoFe2O4) Nanoparticles using Combustion, Coprecipitation, and Precipitation Methods: A Comparison Study of Size, Structural, and Magnetic Properties”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 371, pp. 43-48, 2014.
6. Köseoğlu, F., Alan, F., Tan, M., Yilgin, R., and Öztürk, M., “Low Temperature Hydrothermal Synthesis and Characterization of Mn Doped Cobalt Ferrite Nanoparticles”, Ceramics International, Vol. 38, pp. 3625-3634, 2012.
7. Aslibeiki, B., “Magnetic Interactions and Hysteresis Loops Study of Co/CoFe2O4 Nanoparticles”, Ceramics International, Vol. 42, pp. 6413-6421, 2016.
8. Rahimi, M., Eshraghi, M., and Kameli, P., “Structural and Magnetic Characterizations of Cd Substituted Nickel Ferrite Nanoparticles”, Ceramics International, Vol. 40, pp. 15569-15575, 2014.
9. Arulmurugan, R., Jeyadevan, B., Vaidyanathan, G., and Sendhilnathan, S., “Effect of Zinc Substitution on Co-Zn and Mn-Zn Ferrite Nanoparticles Prepared by Co-Precipitation”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 288, pp. 470-477, 2005.
10. Toksha, B., Shirsath, S. E., Mane, M., Patange, S., Jadhav, S., and Jadhav, K., “Autocombustion High-Temperature Synthesis, Structural, and Magnetic Properties of CoCrxFe2–xO4 (0≤x≤1.0)”, Journal of Physical Chemistry C, Vol. 115, pp. 20905-20912, 2011.
11. Ma, L. J., Chen, L. S., Chen, S. Y., “Studies on redox H2–CO2 Cycle on CoCrxFe2−xO4”, Solid State Sciences, Vol. 11, pp. 176-181, 2009.
12. Karimi, S., Kameli, P., Ahmadvand, H., and Salamati, H., “Effects of Zn-Cr-substitution on the Structural and Magnetic Properties of Ni1−xZnxFe2−xCrxO4 Ferrites”, Ceramics International, Vol. 42, pp. 16948-16955, 2016.
13. Saffari, F., Kameli, P., Rahimi, M., Ahmadvand, H., and Salamati, H., “Effects of Co-substitution on the Structural and Magnetic Properties of NiCoxFe2−xO4 Ferrite Nanoparticles”, Ceramics International, Vol. 41, pp. 7352-7358, 2015.
14. Gabal, M., Al Angari, F., and Al-Agel, F., “Synthesis, Characterization and Magnetic Properties of Cr-substituted Co-Zn Ferrites Nanopowders”, Journal of Molecular Structure, Vol. 1035, pp. 341-347, 2013.
15. Eshraghi, M., and Kameli, P., “Magnetic Properties of CoFe2O4 Nanoparticles Prepared by Thermal Treatment of Ball-milled Precursors”, Current Applied Physics, Vol. 11, pp. 476-481, 2011.
16. Rahimi, M., Kameli, P., Ranjbar, M., Hajihashemi, H., and Salamati, H., “The Effect of Zinc Doping on the Structural and Magnetic Properties of Ni1−xZnxFe2O4”, Journal of Materials Science, Vol. 48, pp. 2969-2976, 2013.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 38، شماره 1
خرداد 1398
صفحه 1-11

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

تحت نظارت وف ایرانی