سنتز، ارزیابی مورفولوژیکی و خواص نوری نانوذرات فریت‌های روی، منگنز-روی و کبالت-روی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• عبدالمجید بایندری مقدم ¹
• سید علی هاشمی‌زاده ²
• نفیسه گودرزی ²

¹ دانشکده علوم مهندسی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، صندوق پستی: 4563-11155، تهران، ایران

² گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور استان تهران، تهران، ایران

چکیده

فریت‌های روی ZnFe₂O₄، منگنز-روی Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ و کبالت- روی Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ از انواع فریت‌ها با ساختار اسپینل و از جمله مواد نرم مغناطیس هستند. در این پژوهش، هر سه نوع فریت مورد نظر به روش هم‌رسوبی از نمک‌های روی، منگنز، کبالت و آهن در محیط آبی و بدون دخالت حلال‌های ارگانیک سنتز شد. ساختار بلوری با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و مورفولوژی نانوذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مطالعه شد. مشخصه‌یابی نمونه‌های سنتز شده توسط پراش پرتو ایکس، در مقیاس θ2، در محدوده 20 تا 60 درجه و با تاباندن (CuK_α) با طول موج Å 54056/1 ساختار مکعبی اسپینلی با گروه فضایی Fd3m را برای نمونه‌های سنتز شده نشان می‌دهد. اندازه بلورک ها با رابطه دبای- شرر حدود nm 33 محاسبه شد. بر اساس مطالعات وسیع میکروسکوپ الکترونی انجام شده، میانگین اندازه قطر ذرات برای ZnFe₂O₄ در حدود nm 86/71، برای نانوذرات Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ حدود nm 77/69 و برای نانوذرات Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ در حدود nm 49/68 برآورد شد. لذا محاسبه اندازه بلورک‌ها و میانگین قطر ذرات برای هر سه نمونه نانوذرات فریت سنتز شده در این کار کمتر از nm 100 هستند. همچنین برای بررسی جذب امواج فرابنفش- مرئی (UV-Vis) و محاسبه گاف انرژی، طیف فرابنفش- مرئی انعکاسی نانوذرات سنتز شده، تهیه شد. خواص مغناطیسی نانوذرات، با رسم منحنی هیسترزیس نمونه‌ها توسط دستگاه مغناطومتر نمونه لرزشی (VSM) بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

• نانوذرات
• مورفولوژی
• خواص فیزیکی
• فریت‌ها

20.1001.1.20086156.1398.11.40.1.9

---

مراجع

• Grosjean, M. Bocquet, R. Vuilleumier, Nature Commun., 10, 2019, 1656.
• J. Young, T. Kiryutina, N.M. Bedford, T.J. Woe, C.U. Segre, Sci. Reports, 9, 2019, 2462.
• Li, X. Guo, M. Yuan, Chem. Eng. J., 372, 2019, 551.
• Xue, Y. Zhang, W. Yu, Y. Liu, X. Kou, Anal. Chimi. Acta, 1069, 2019, 1.
• Arun, K. Prabakaran, R. Udayabhaskar, R.V. Mangalaraja, A. Akbari-Fakhrabadi, Appl. Surf. Sci., 485, 2019, 147.
• Huang, B. Xu, J. Wu, P.C. Brookes, J. Xu, Chem. Eng. J., 368, 2019, 390.
• J. Hu, Y.J. Cheng, X.Z. Zhang, Nanoscale, 10, 2018, 22657.
• Cao, Y. Chu, Y. Zhou, S. Qu, Small, 14, 2018, 1803976.
• J. Milliron, S.M. Hughes, Y. Cui, L. Manna, J. Li, L.W. Wang, A.P. Alivisatos, Nature, 430, 2004, 190.
• C. Look, Mat. Sci. Eng. B, 80, 2001, 383.
• Manikandan, L.J. Kennedy, M. Bououdina, J.J. Vijaya, J. Magn. Magn. Mater., 349, 2014, 249.
• R. Kanna, N. Lenin, K. Sakthipandi, A.S. Kumar, J. Magn. Magn. Mater., 453, 2018, 78.
• H. Aziz, M. Fatima, S. Ali, M. Atif, Z. Noreen, I. Ahmad, F. Shaheen, A. Ali, M. Baig, H. Ullah, G. Abbas, Journal Nanoelectronics Optoelectronics, 13, 2018, 251.
• Magisetty, A. Shukla, B. Kandasubramanian, Journal Electronic Mater., 47, 2018, 6335.
• Ren, X. Liu, Q. Wang, L. Zhang, G. Deng, F. Zhou, J. Lu, Dalton Trans., 46, 2017, 2204.
• Srivastava, S. Chaubey, A.K. Ojha, Mater. Chem. Phys., 118, 2009, 174.
• Masala, R. Seshadri, J. Am. Chem. Soc., 127, 2005, 9354.
• Praveena, K. Sadhana, S. Srinath, S.R. Murthy, Mat. Res. Innovat., 18, 2014, 69.
• Wang, Z. Lu, J. Xue, L. Bai, M. Harder, Phys. Rev. Appl., 11, 2019, 044060.
• An, V.S. Bhat, M. Mruczkiewicz, C. Dubs, D. Grundler, Phys. Rev. Appl., 11, 2019, 034065.
• D. Tung, V. Kolesnicenko, G. Caruntu, Y. Remond, V.O. Golud, C.G. Oconnor, L. Spinu, Physic B: Condensed Mater., 319, 2002, 116.
• Hoffman, S. Martin, W. Choi, D. Bahnemann, Chemical Review, 95, 1995, 69.
• Dutta, M. Sinha, Y.C. Lee, S.K. Pradhan, Mat. Chem. Phys., 105, 2007, 31.
• Vaidyanathan, S. Sendhilnathan, R. Arulmurugan, J. Magn. Mater., 313, 2007, 293.
• L. Sansom, P. Jones, R.A. Dorey, C. Beck, J. Magn. Mater., 335, 2013, 159.
• Liu, X. Liu, X. Wang, J. Alloy Compd., 584, 2014, 249.
• Byrappa, T. Adschiri, Prog. Crystal Grow. Charac. Mater., 53, 2007, 117.
• Parhizkar, M.H. Habibi, S.Y. Mosavian, Silicon, 11, 2019, 1119.
• V. Soman, V.M. Nanoti, D.K. Kulkarni, Ceram. Int., 39, 2013, 5713.
• S. Molakeri, S. Kalyane, A.B. Kulkarni, S.N. Mathad, Int. J. Self-Propagating High-Temp. Synth., 27, 2018, 44.
• Brians, "An Introduction to Materials Engineering and Science", John Wiley & Sons, New Jersey, 2004.
• C. Pullar, Prog. Mater. Sci., 57, 2012, 1191.
• Jamalian, A. Ghasemi, J. Supercond. Novel Magn., 28, 2015, 3293.
• Kilsov, S.S. Srinivasan, Y. Emirov, E.K. Stefanakos, Mater. Sci. Eng. B., 153, 2008, 70.
• D. Fun, P. Yuan, J.X. Zhu, T.H. Chen, A.H. Yuan, H.P. He, K.M. Chen, D. Li, J. Magn. Mater., 321, 2009, 3515.
• Y. Rafique, Q.P. Li, M.Z. Iqbal, Chin. Phys., 10, 2013, 107101.
• P. Mahabole, R.C. Aiyer, C.V. Ramakrishna, B. Sreedhar, R.S. Khairnar, Bull. Mater. Sci., 28, 2005, 535.
• P. Joshi, N.S. Saxena, R. Mangal, A. Mishra, T.P. Sharma, Bull. Mater. Sci., 26, 2003, 387.
• Kmita, D. Lachowicz, J. Zukrowski, M. Gajewska, W. Szczerba, J. Kuciakowski, S. Zapotoczny, M. Sikora, Materials, 12, 2019, 1048.
• Kumar, H.K. Malik, A. Ghosh, R. Thangavel, K. Asokan, J. Appl. Phys. Lett., 102, 2013, 221903.
• O. Rusman, A.T. Puspitasari, E. Suharyadi, T. Kato, S. Iwata, J. Magn., 24, 2019, 149.
• G. Murtaza, I. Ahmad, A. Hakeem, P. Mao, X. Guohua, M.T. Farid, G. Mustafa, M. Kanwal, M. Hussain, Digest J. NanoMater. Biostructures, 10, 2015, 1393.