DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.02.12

Дослідження магнітних властивостей феритів в системі NiO-CoO-ZnO

Liliya Frolova

Анотація


Оксидні системи, що містять катіони перехідних металів, мають важливі технологічні властивості. Так,
наприклад, ферити кобальту, нікелю, мангану, цинку використовують в магнітних, електричних матеріалах, як
каталізатори ряду реакцій. Технологічні схеми одержання таких сполук вимагають використання високотемпературної
термообробки та складного обладнання. Застосування гідрофазних хімічних методів синтезу є основою одержання
феритів перехідних матеріалів із заданим комплексом властивостей. Характерною тенденцією останнього часу є
розробка технологій одержання саме нанодисперсних феритів. В роботі вивчено залежність магнітних характеристик
феритів від складу в системі CoO-NiO-ZnO симплексним методом. Ферити Ni-Zn, Сo-Zn, Co-Ni синтезували у вигляді
наночастинок з використанням контактної нерівноважної низькотемпературної плазми. Кристалічна мікроструктура
зразків була з'ясована з використанням рентгеноструктупного та ренгенофозового аналізів. Встановлено, що для
шпінельних феритів, зокрема, вибір двовалентного катіона безпосередньо визначає їх магнітну поведінку. Симплексним
методом визначено ефект взаємного впливу вмісту різних катіонів на намагніченість насичення і коерцитивну силу.
Магнітні дослідження з використанням вібраційного магнетометру показали, що за даних умов синтезу спостерігаються
низькі значення намагніченості для Ni-Zn феритів і високі для всього ряду Co-Zn, Co-Ni феритів. Збільшення вмісту
катіонів кобальту призводить до збільшення коерцитивної сили у всіх складах. Також було виявлено позитивний вплив
катіонів нікелю на значення намагніченості насичення феритів по стороні трикутника Ni-Zn і протилежне по стороні Ni-
Co. Спектри ЕПР показали, що значення резонансного поля і ширини лінії відповідає значенню магнітного насиченн


Ключові слова


ферит кобальту, ферит цинку, ферит нікелю, симплексний метод, ферит кобальту; магнітна наночастинка; рентгенівська дифракція

Повний текст:

PDF

Посилання


Sugimoto, M. The past, present, and future of ferrites. Journal of the American Ceramic Society, 1999, 82, 2, 269-280, doi: 10.1111/j.1551-2916.1999.tb20058.x.

Thanigai, Arul K. et al. Novel polyvinyl alcohol polymer based nanostructure with ferrites co‐doped with nickel and cobalt ions for magneto‐sensor application. Polymer International, 2016, 65, 12, 1482-1485, doi: 10.1002/pi.5242.

Ren, B. et al. Ferrites as Photocatalysts for Water Splitting and Degradation of Contaminants. Ferrites and Ferrates: Chemistry and Applications in Sustainable Energy and Environmental Remediation, American Chemical Society, 2016, 79-112, doi: 10.1021/bk-2016-1238.ch003.

Ibrahim, I., Ali, I. O., Salama, Vol. M., Bahgat, A. A., Mohamed, M. M. Synthesis of magnetically recyclable spinel ferrite (MFe2O4, M = Zn, Co, Mn) nanocrystals engineered by sol gel-hydrothermal technology: High catalytic performances for nitroarenes reduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 181, 389-402, doi: 10.1016/j.apcatb.2015.08.005.

Ferreira, T. A. S. et al. Structural and morphological characterization of FeCo2O4 and CoFe2O4 spinels prepared by a coprecipitation method. Solid State Sciences, 2003, 5, 2, 383-392, doi: 10.1016/S1293-2558(03)00011-6.

Deng, Y. et al. Hematite mesocrystals templated by hydrolyzed and aminolyzed glycidyl methacrylate, and their application in photocatalytic Fenton reaction. CrystEngComm, 2019, 21, 10, 1579-1586, doi: 10.1039/C8CE01631C.

Melo, R. S., P. Banerjee, A. Franco. Hydrothermal synthesis of nickel doped cobalt ferrite nanoparticles: optical and magnetic properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2018, 18, 1-11, doi: 10.1007/s10854-018-9602-2.

Frolova, L. A., Pivovarov, A. A. Investigation of conditions for ultrasound-assisted preparation of nickel ferrite. High Energy Chemistry, 2015, 49, 1, 10-15, doi: 10.1134/S001814391501004X.

Manikandan, A. et al. Synthesis, optical and magnetic properties of pure and Co-doped ZnFe2O4 nanoparticles by microwave combustion method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2014, 349, 249-258, doi: 10.1016/j.jmmm.2013.09.013.

Frolova, L. A. et al. Structure and properties of nickel ferrites produced by glow discharge in the Fe2+-Ni2+-SO42−-OH system. Russian Journal of Applied Chemistry, 2014, 87, 8, 1054-1059, doi: 10.1134/S1070427214080084.

Frolova, L. A., Derhachov, M. P. The Effect of Contact Non-equilibrium Plasma on Structural and Magnetic Properties of MnХFe3−XО4 Spinels. Nanoscale research letters, 2017, 12, 1, 505, doi: 10.1186/s11671-017-2268-5.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Sugimoto, M. The past, present, and future of ferrites / M. Sugimoto // Journal of the American Ceramic Society. – 1999. –  Vol. 82. – № 2. – P. 269-280. – doi: 10.1111/j.1551-2916.1999.tb20058.x.
  2. Thanigai, Arul K. Novel polyvinyl alcohol polymer based nanostructure with ferrites co-doped with nickel and cobalt ions for magneto‐sensor application / Arul K. Thanigai et al. // Polymer International. – 2016. –  Vol. 65. – № 12. – P. 1482-1485. – doi: 10.1002/pi.5242.
  3. Ren, B. Ferrites as Photocatalysts for Water Splitting and Degradation of Contaminants / B. Ren et al. // Ferrites and Ferrates: Chemistry and Applications in Sustainable Energy and Environmental Remediation. – American Chemical Society. – 2016. – P. 79-112. – doi: 10.1021/bk-2016-1238.ch003.
  4. Ibrahim, I. Synthesis of magnetically recyclable spinel ferrite (MFe2O4, M = Zn, Co, Mn) nanocrystals engineered by sol gel-hydrothermal technology: High catalytic performances for nitroarenes reduction / I. Ibrahim, I. O. Ali, Vol. M. Salama, A. A. Bahgat, M. M. Mohamed // Applied Catalysis B: Environmental. – 2016. – №181. –P. 389-402. – doi: 10.1016/j.apcatb.2015.08.005.
  5. Ferreira, T. A. S. Structural and morphological characterization of FeCo2O4 and CoFe2O4 spinels prepared by a coprecipitation method / T. A. Ferreira et al. // Solid State Sciences. – 2003. – Vol. 5. – № 2. – P. 383-392. – doi: 10.1016/S1293-2558(03)00011-6.
  6. Deng, Y. Hematite mesocrystals templated by hydrolyzed and aminolyzed glycidyl methacrylate, and their application in photocatalytic Fenton reaction / Y. Deng et al. // CrystEngComm. – 2019. –  № 21. – № 10. – P. 1579-1586. – doi: 10.1039/C8CE01631C.
  7. Melo, R. Hydrothermal synthesis of nickel doped cobalt ferrite nanoparticles: optical and magnetic properties / R. Melo, P. Banerjee, A. Franco // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2018. – №18. – P. 1-11. – doi: 10.1007/s10854-018-9602-2.
  8. Frolova, L. A. Investigation of conditions for ultrasound-assisted preparation of nickel ferrite / L. A. Frolova, A. A. Pivovarov // High Energy Chemistry. – 2015. – Vol. 49.1. –P. 10-15. – doi: 10.1134/S001814391501004X.
  9. Manikandan, A. Synthesis, optical and magnetic properties of pure and Co-doped ZnFe2O4 nanoparticles by microwave combustion method / A. Manikandan et al.  // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2014. – Vol. 349. – P. 249-258. – doi: 10.1016/j.jmmm.2013.09.013.
  10. Frolova, L. A. Structure and properties of nickel ferrites produced by glow discharge in the Fe2+-Ni2+-SO42−-OH system / L. A. Frolova et al. // Russian Journal of Applied Chemistry . – 2014. – Vol. 87.8. – P. 1054-1059. – doi: 10.1134/S1070427214080084.
  11. Frolova, L. A. The Effect of Contact Non-equilibrium Plasma  on  Structural  and  Magnetic  Properties  of MnХFe3−XО4 Spinels / L. A. Frolova, M. P. Derhachov // Nanoscale Research Letters. – 2017. –  Vol. 12. – № 1. – P. 505. – doi: 10.1186/s11671-017-2268-5.