Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Исследования структуры, морфологии и диэлектрических свойств наночастиц Co1-xZrxFe2O4

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-4-207-215

Аннотация

Магнитные наночастицы привлекают внимание исследователей благодаря широкому спектру их возможных применений в современных технологиях, включая магнитные носители информации с высокой плотностью данных, микроволновые устройства, сенсоры высокой чувствительности, биомедицину. Наночастицы феррита кобальта (CoFe2O4) обладают уникальными свойствами: высокая магнитокристаллическая анизотропия, средняя намагниченности насыщения, высокая коэрцитивная сила и высокий магнитострикцонный коэффициент при комнатной температуре. Эти свойства, наряду с отличной физической и химической стабильностью, делают наночастицы CoFe2O4 перспективным материалом для создания магнитных носителей информации – аудио и видео пленки и цифровых магнитных дисков с высокой плотностью данных. Для улучшения свойств наночастиц феррита кобальта используют различные замещающие элементы магнитной и немагнитной природы, например Ni, Zn и Al. Однако существует очень мало работ по замещению наночастиц феррита кобальта цирконием. Исследовано влияние замещения цирконием кобальта в кубическом нанокристаллическом CoFe2O4 со структурой шпинели на структуру, морфологию и диэлектрические свойства. Наночастицы феррита кобальта Co1-xZrxFe2O4 (x = 0,7) с замещением кобальта цирконием выращивались золь-гель методом. Проведены структурные и морфологические исследования с использованием порошковой рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения. Для определения размеров кристаллитов и деформации решетки в образцах использовались методы Шеррера и Вильямсона—Холла. Высокая чистота химического состава образцов была подтверждена методом энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии. Осцилляционные моды атомов в синтезированных наночастицах определялись при помощи ИК-Фурье-спектроскопии. Также исследована температурная зависимость диэлектрических свойств наночастиц Co1-xZrxFe2O4 (x = 0,7). Относительную диэлектрическую пропускную способность, тангенс потерь и электропроводность при постоянном токе измеряли в диапазоне частот от 50 до 5 МГц при температурах от 323 до 473 К. Диэлектрическая проницаемость и величина диэлектрических потерь образцов уменьшались при увеличении частоты приложенного сигнала.

Об авторах

С. Ананд
Колледж Лойола
Индия


А. П. Амалия
Колледж Лойола
Индия


М. Асиси
Колледж Лойола
Индия


Дж. С. Полин
Колледж Лойола
Индия


Список литературы

1. Sharifi I., Shokrollahi H., Mahdi Doroodmand M., Safi R. Magnetic and structural studies on CoFe2O4 nanoparticles synthesized by co-precipitation, normal micelles and reverse micelles methods // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324, N 10. P. 1854—1861. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.01.015

2. Paulsen J. A., Ring A. P., Lo C. C. H., Snyder J. E., Jiles D. C. Manganese-substituted cobalt ferrite magnetostrictive materials for magnetic stress sensor applications // J. Appl. Phys. 2005. V. 97, N 4. P. 044502. DOI: 10.1063/1.1839633

3. Rus S. F., Vlazan P., Herklotz A. Synthesis and characterization of Zirconium substituted Cobalt Ferrite nanopowders. J. Nanosci. Nanotechnol., 2016. V. 16, N 1. P. 851—855. DOI: 10.1166/jnn.2016.11775

4. Pallai V., Shah D. O. Synthesis of high-coercivity cobalt ferrite particles using water-in-oil microemulsions // J. Magn. Magn. Mater. 1996. V. 163, N 1–2. P. 243—248. DOI: 10.1016/S0304-8853(96)00280-6

5. Skomski R. Nanomagnetics // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15, N 20. P. R841. DOI: 10.1088/0953-8984/15/20/202

6. Bappi Paul, Debraj Dhar Purkayastha, Siddhartha Sankar Dhar. One-pot hydrothermal synthesis and characterization of CoFe2O4 nanoparticles and its application as magnetically recoverable catalyst in oxidation of alcohols by periodic acid // Mater. Chem. Phys. 2016. V. 181. P. 99—105. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2016.06.039

7. Ayyappan S., Mahadevan S., Chandramohan P., Srinivasan M. P., Philip John, Raj Baldev. Influence of Co2+ ion concentration on the size, magnetic properties, and purity of CoFe2O4 spinel ferrite nanoparticles // J. Phys. Chem. C, 2010. V. 114, N 14. P. 6334—6341. DOI: 10.1021/jp911966p

8. Shirsath S. E., Mane M. L., Yasukawa Y., Liu X., Morisako A. Chemical tuning of structure formation and combustion process in CoDy0.1Fe1.9O4 nanoparticles: influence@pH // J. Nanopart. Res. 2013. V. 15. P. 1976—1988. DOI: 10.1007/s11051-013-1976-8

9. Rashad M. M., Mohamed R. M., El-Shall H. Magnetic properties of nanocrystalline Sm-substituted CoFe2O4 synthesized by citrate precursor method // J. Mater. Process. Technol. 2008. V. 198, N 1–3. P. 139—146. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.07.012

10. Herrera A. P., Polo-Corrales L., Chavez E., Cabarcas-Bolivar J., Uwakweh O. N. C., Rinaldi C. Influence of aging time of oleate precursor on the magnetic relaxation of cobalt ferrite nanoparticles synthesized by the thermal decomposition method // J. Magn. Magn. Mater. 2013. V. 328. P. 41—52. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.09.069

11. Zhigang Jia, Daping Ren, Qiuze Wang, Lixin Xu, Rongsun Zhu. Structural and magnetic properties of Co1-xZnxFe2O4 nanorods prepared by the solvothermal annealing method // Ceramics International. 2013. V. 39, N 6. P. 6113—6118. DOI: 10.1016/j.ceramint.2013.01.029

12. Srivastava M., Chaubey S., Animesh K. O. Investigation on size dependent structural and magnetic behavior of nickel ferrite nanoparticles prepared by sol-gel and hydrothermal methods // Mater. Chem. Phys. 2009. V. 118, N 1. P. 174—180. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2009.07.023

13. Madani S. S., Mahmoudzadeh G., Khorrami S. A. Influence of pH on the characteristics of cobalt ferrite powder prepared by a combination of sol-gel auto-combustion and ultrasonic irradiation techniques // J. Ceram. Process. Res. 2012. V. 13, N 2. P. 123—126.

14. Gyergyek S., Makovec D., Kodre A., Arčon I., Jagodič M., Drofenik M. Influence of synthesis method on structural and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles // J. Nanopart. Res. 2010. V. 12, N 4. P. 1263—1273. DOI: 10.1007/s11051-009-9833-5

15. Reddy M. V., Das D. Influence of Zr doping on the structural, magnetic and magnetoelastic properties of cobalt-ferrites // J. Alloy. Compd. 2015. V. 634. P. 99—103. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.02.084

16. Jinhui Tong, Qingqing Jiang, Zhenpan Chen, Zongxuan Jiang, Can Li. Two-step thermochemical cycles for CO2 splitting on Zr-doped cobalt ferrite supported on silica // Solar Energy. 2015. V. 116. P. 133—143. DOI: 10.1016/j.solener.2015.04.007

17. Persis Amaliya A., Anand S., Pauline S. CTAB assisted synthesis of cobalt ferrite nanoparticles and its characterizations // J. Nanosci. Tech., 2016. V. 2, N 4. P. 186—188.

18. Makinson J. D., Lee J. S., Magner S. H., De Angelis R. J., Weins W. N., Hieronymus A. S. X-ray diffraction signatures of defects in nanocrystalline materials // Adv. X Ray Anal. 2000. V. 42. P. 407—411.

19. Senthilkumar V., Vickraman P., Jayachandran M., Sanjeeviraja C. Structural and electrical studies of nano structured Sn1-xSbxO2 (x = 0.0, 1, 2.5, 4.5 and 7 at.%) prepared by co-precipitation method // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2010. V. 21, N 4. P. 343—348. DOI: 10.1007/s10854-009-9918-z

20. Vadivel M., Ramesh Babu R., Sethuraman K., Ramamurthi K., Arivanandhan M. Synthesis, structural, dielectric, magnetic and optical properties of Cr substituted CoFe2O4 nanoparticles by co-precipitation method. J. Magn. Magn. Mater., 2014. V. 362. P. 122—129. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.03.016

21. Mote V. D., Purushotham Y., Dole B. N. Structural, morphological, physical and dielectric properties of Mn doped ZnO nanocrystals synthesized by sol-gel method // Materials & Design. 2016. V. 96. P. 99—105. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.02.016

22. Vasundhara K., Achary S. N., Deshpande S. K., Babu P. D., Meena S. S., Tyagi A. K. Size dependent magnetic and dielectric properties of nano CoFe2O4 prepared by a salt assisted gel-combustion method // J. Appl. Phys. 2013. V. 113, N 19. P. 194101. DOI: 10.1063/1.4804946


Для цитирования:


Ананд С., Амалия А.П., Асиси М., Полин Д.С. Исследования структуры, морфологии и диэлектрических свойств наночастиц Co1-xZrxFe2O4. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2018;21(4):207-215. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-4-207-215

For citation:


Anand S., Amaliya A.P., Asisi M., Pauline J.S. Structural, morphological and dielectric studies of zirconium substituted CoFe2O4 nanoparticles. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2018;21(4):207-215. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-4-207-215

Просмотров: 48


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)