Плазмохімічний синтез та магнітні властивості нанодисперсних феритів кобальту

Анотація

Останнім часом, коли наноматеріали відкрили нову еру в галузі матеріалознавства, вивчення впливу умов синтезу на фазовий склад вимагає більшої уваги. Феритні наночастинки продемонстрували величезну популярність у галузі біомедицини завдяки їх широкому застосуванню для розділення клітин, контрастних агентів, засобів для магнітоіндукованої гіпертермії, зокрема щодо лікування пухлин. Хімічні методи розглядаються як основні в технології отримання наноматеріалів. У цій роботі нанодисперсний ферит кобальту був синтезований двостадійним способом, що складався з співосадження та подальшої обробки контактною низькотемпературною нерівноважною плазмою (КНП). Оскільки розчини, оброблені плазмою, містять радикали, пероксиди, які мають окислювальні властивості, такі плазмохімічно "активовані" розчини можна використовувати для одержання феритів кобальту. Сформовані окислювальні агенти, ініціюють утворення ферум(ІІІ) оксидів та кобальт оксидів. Таким чином, встановлено, що під впливом контактної плазми перекис водню в розчинах швидко реагує з формуванням фериту кобальту. Досліджено вплив обробки КНП на структурні та магнітні властивості фериту кобальту. Для визначення структурних та магнітних властивостей використовували рентгенівський дифракційний аналіз, інфрачервону Фур'є спектроскопію (ІЧ) та вібраційну магнітометрію (за кімнатній температурі). Інфрачервона спектроскопія в діапазоні  від 400 до 4000 см^-1 підтвердила внутрішні катіонні коливання структури шпінелі. ІЧ спектри показали наявність поглинання за 3414, 1617, 592 та 420 см^-1. Останні дві смуги можна приписати до коливань  катіонів в тетраедричних та октаедричних позиціях у шпінелі CoFe₂O₄. Рентгенофазовий аналіз показав утворення кобальтового фериту як єдиної фази. Рентгеноструктурним аналізом та ПЕМ було встановлено, що отриманий ферит кобальту нанорозмірного діапазону. Середній розмір частинок, виміряний за допомогою ПEM-мікроскопії, становив 30-50 нм. Намагніченість насичення 58-61 Aм²/г відповідає результатам інших авторів. Коерцитивність складає близько 450 Ерстед, що вище, ніж для дисперсних матеріалів, отриманих іншими гідрофазними методами.