Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Синтез и электромагнитные свойства нанокомпозитов FeCoNi/C на основе поливинилового спирта

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-4-

Аннотация

Синтезированы тройные наночастицы FeCoNi, распределенные и стабилизированные в углеродной матрице металлоуглеродных нанокомпозитов FeCoNi/C. Синтез нанокомпозитов осуществляли методом контролируемого ИК-пиролиза прекурсоров типа "полимер-нитраты металлов", полученных совместным растворением компонентов с последующим удалением растворителя. Исследовано влияние температуры синтеза на структуру, состав и электромагнитные свойства нанокомпозитов. Методом РФА было показано, что образование тройных наночастиц FeCoNi происходит за счет растворения Fe в наночастицах твердого раствора NiCo. С повышением температуры синтеза увеличивается размер наночастиц металлов, что определяется процессами их агломерации и коалесценции при перестройке матрицы. Также в зависимости от температуры синтеза могут образовываться наночастицы тройного сплава с различным составом, причем указанное в прекурсоре соотношение металлов достигается при 700 ° С. Методом Рамановской спектроскопии было показано, что с увеличением температуры синтеза степень кристалличности углеродной матрицы нанокомпозитов возрастает, и могут образовываться графеновые структуры, состоящие из нескольких слоев. Исследованы частотные зависимости относительной комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости нанокомпозитов в диапазоне 3-13 ГГц. Показано, что повышение температуры синтеза приводит к значительному увеличению как диэлектрических, так и магнитных потерь (~2 раза). Первые связаны с формированием сложной наноструктуры углеродной матрицы нанокомпозита, а вторые определяются увеличением размера наночастиц и сдвигом частоты EФМР в низкочастотную область. Расчеты потерь на отражение (РЛ) проводились по стандартной методике на основе экспериментальных данных частотных зависимостей комплексной магнитной и диэлектрической проницаемости. Показано, что регулирование частотного диапазона и величины поглощения электромагнитных волн (от 50 до 94%) может осуществляться путем изменения температуры синтеза нанокомпозитов.

Об авторах

Д. Г. Муратов
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук; доцент, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Муратов Дмитрий Геннадьевич


Л. В. Кожитов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Кожитов Лев Васильевич, д.т.н., профессор


Т. М. Казарян
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Казарян Тигран Месропович, аспирант


А. А. Васильев
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
Васильев Андрей Александрович, м.н.с.


А. В. Попкова
ФГУП «НИИ НПО«ЛУЧ»
Россия

Попкова Алёна Васильевна, к.т.н., старший научный сотрудник



Е. Ю. Коровин
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
Коровин Евгений Юрьевич, к.ф.-м.н., кафедра радиоэлектроники РФФ


Список литературы

1. S. P. Gubin, Y. I. Spichkin, G. Yu. Yurkov, and A. M. Tishin. Nanomaterial for High-Density Magnetic Data Storage. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2002, vol. 47, pp. S32-S67.

2. Hui Lu, E. L. Salabas, and F. Schiith. Magnetic nanoparticles: synthesis, protection, functionalization, and application. Angewandte Chemie International Edition. 2007, vol.46, pp. 1222 - 1244. DOI: 10.1002/anie.200602483.

3. Y. H.Xu, J. Bai, J.P. Wang. High-magnetic-moment multifunctional nanoparticles for nanomedicine applications. Journal of magnetism and magnetic materials. 2007, vol. 311, pp. 131-134.

4. S.N. Khadzhiev, M.V. Kulikova, M.I. Ivantsov et al. Fischer–Tropsch synthesis in the presence of nanosized iron-polymer catalysts in a fixed-bed reactor. Petroleum Chemistry. 2016. V.56, pp. 522-528.

5. Novel polyacrylonitrile-based c/co-ru metal-carbon nanocomposites as effective catalysts for ethanol steam reforming / M. N. Efimov, E. Y. Mironova, A. A. Pavlov et al. International Journal of Nanoscience. 2020, vol. 19, no. 04, 1950031. DOI: 10.1142/S0219581X19500315.

6. S.S. Afghahi, A.S. Shokuhfar. Two step synthesis, electromagnetic and microwawe absorbing properties of FeCo@C core-schell nanostructure. Journal of magnetism and magnetic materials. 2014, vol. 370, pp. 37-44. DOI:10.1016/J.JMMM.2014.06.040.

7. X.G. Liu, Z.Q. Ou, D.Y.Geng, Z.Han, J.J.Jiang,W.Liu, Z.D.Zhang. Influence of a graphite shell on the thermal and electromagnetic characteristics of FeNi nanoparticles. Carbon. 2010, vol.48, pp.891–897.

8. Q.Liu, B.Cao, C.Feng, W.Zhang, S.Zhu, D.Zhang. High permittivity and microwave absorption of porous graphitic carbons encapsulating Fe nanoparticles. Composites Science and Technology. 2012, vol.72, pp.16321636.

9. Z.Xie, D.Geng, X.Liu, S.Ma, Z.J.Zhang. Magnetic and microwave-absorption properties of graphite-coated (Fe,Ni) nanocapsules. Journal of Materials Science and Technology. 2011, vol.27, pp.607–614.

10. E.M.M. Ibrahim, Silke Hampel, A.U.B. Wolter, M.Kath, A.A.E. Gendy, R.Klingeler, Cristine Taschner, Vyacheslav O., Khavrus. Thomas Gemming, Albrecht Leonhardt u Bernd Buchner. Superparamagnetic FeCo and FeNi nanocomposites dispersed in submicrometer-sized C spheres. Journal of Physical Chemistry. 2012, vol. 116, pp.22509-22517.

11. Y.Yang, S.Qia, J.Wang, Preparation and microwave absorbing properties of nickel-coated graphite nanosheet with pyrrole via in situ polymerization. Journal of Alloys and Compound. 2012, vol.520, pp.114–121.

12. B. Lu, X.L.Dong, H.Huang, X.F.Zhang, X.G.Zh, J.P.Lei, J.P.Sun. Microwave absorption properties of the core/shell-type iron and nickel nanoparticles. Journal of magnetism and magnetic materials. 2008, vol.320, pp.1106–1111.

13. B. Wang, J.Zhang, T.Wang, L.Qiao, F.Li. Synthesis and enhanced microwave absorption properties of Ni@Ni2O3 core–shell particles. Journal of Alloys and Compound. 2013, vol.567, pp.21–25.

14. Yuzun Fan, Haibin Yang, Xizhe Liu, Hongyang Zhu, Guangtian Zou. Preparation and study on radar absorbing materials of nickel-coated carbon fiber and flake graphite. Journal of Alloys and Compound. 2008, vol.461, pp.490–494.

15. T.Zhang, D.Huang,Y.Yang, F.Kang, J.Gu,Fe3O4/carbon composite nanofiber absorber with enhanced microwave absorption performance. Journal of Materials Science and Engineering. B, 2013, vol.178, pp.1–9.

16. Muratov, D. G.; Kozhitov, L. V.; Korovushkin, V. V. et. al. Synthesis, structure and electromagnetic properties of nanocomposites with three-component FeCoNi nanoparticles. Russian physics journal. 2019, vol.61. pp.1788-1797.

17. Fe-co alloy nanoparticles supported on ir pyrolyzed chitosan as catalyst for fischer-tropsch synthesis / A. A. Vasilev, M. N. Efimov, G. N. Bondarenko et al. Chemical Physics Letters. 2019, vol. 730, pp.8–13.

18. Metal-carbon nanocomposites feni/c: Production, phase composition, magnetic properties / D. G. Muratov, A. A. Vasilev, M. N. Efimov et al. Inorganic Materials. 2019, vol.10, no.3, pp.666–672.

19. Morphology and dispersion of feco alloy nanoparticles dispersed in a matrix of ir pyrolized polyvinyl alcohol / A. A. Vasilev, E. L. Dzidziguri, D. G. Muratov et al. IOP Conference Series. 2018, vol. 347, pp.012011.

20. Ferrari, A. C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron–phonon coupling, doping and nonadiabatic effects. Solid State Communications. 2007, vol.143, no.1-2, pp.47– 57.

21. Ferrari, A. C., & Robertson, J. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamondlike carbon. Physical Review B. 2001, vol.64, pp. 0754141-07541413.


Рецензия

Для цитирования:


Муратов Д.Г., Кожитов Л.В., Казарян Т.М., Васильев А.А., Попкова А.В., Коровин Е.Ю. Синтез и электромагнитные свойства нанокомпозитов FeCoNi/C на основе поливинилового спирта. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(4):260-269. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-4-

Просмотров: 107


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


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