ارزیابی اثر جانشانی کاتیون روی بر جذب مایکروویو، خواص ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل سنتز شده به روش سل- ژل

محورهای موضوعی : روش ها و فرآیندهای نوین در تولید

شیرین طهماسبی ¹ , رضا ابراهیمی کهریزسنگی ² , علی قاسمی ³ , ابراهیم قاسمی ⁴

1 - فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 - استاد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران
3 - دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران
4 - فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

تاریخ دریافت : 1398/02/25 تاریخ پذیرش : 1398/07/30 تاریخ انتشار : 1399/07/01

کلید واژه: مغناطش, فریت نیکل, فریت روی, نیروی پسماندزدا,

چکیده مقاله :

در این پژوهش تأثیر افزودن کاتیون روی به جای کاتیون نیکل بر روی خواص ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل تهیه شده به روش سل- ژل، مورد بررسی قرار گرفت. از آزمون پراش پرتو ایکس، میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدان، طیف سنجی تفکیک انرژی، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، دستگاه مغناطومتر نمونه ارتعاشی و آنالیز کننده شبکه برداری به منظور بررسی ویژگی‌های ساختاری، مغناطیسی و جذب امواج مایکروویو بر روی ذرات فریت تهیه شده بهره گرفته شد. دمای تک فاز برای فریت نیکل آلاییده شده با کاتیون روی، oC 1200تشخیص داده شد. برای نمونه‌های آلاییده شده نیز تکفاز فریت بدون هیچ گونه ناخالصی و فاز ثانویه حاصل شد. تصاویر حاصل از میکروسکپ الکترونی روبشی افزایش اندازه ذرات با افزایش میزان جانشانی کاتیون روی را نشان داد. نمودارهای طیف سنجی تفکیک انرژی افزایش پیک کاتیون روی و کاهش اندازه پیک کاتیون نیکل را با افزایش میزان جانشانی نشان داد. نمودارهای تبدیل فوریه مادون قرمز در تأیید نتایج الگوهای پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل فاز و قرارگیری کاتیون‌های فلزی در ساختار اسپینلی ترکیب می باشد. منحنی‌های پسماند مغناطیسی، افزایش مغناطش اشباع و مغناطش باقیمانده تا ترکیب 6/0= x و سپس کاهش آنها را تا ترکیب 1= x نشان داد. نیروی پسماندزدای مغناطیسی همواره روند کاهشی را تا ترکیب 8/0= x و سپس افزایش در ترکیب 1= x را داشته است. نمودارهای تلفات انعکاسی بر حسب فرکانس برای نمونه های آلائیده شده نشان دهنده افزایش میزان جذب امواج مایکروویو می باشد.

چکیده انگلیسی:

In this study were examined the effect of adding zinc cation instead nickel cation on the structural and magnetic properties of nickel ferrite prepared by sol-gel method. X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, energy resolution spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, vibrating sample Magnetometer and vector analysis network device produced were used to verify the structural characteristics and magnetic ferrite particles. Single temperature recognized for nickel ferrite doped with zinc ions, 1200oC.For samples the doped ferrite phase and the second phase was achieved without any impurities. Scanning electron microscopy images showed obtained by particle size increases with increasing substitution of cation zinc. Breakdown spectroscopy graphs showed substituted increase energy and reduce peak of cation zinc peak size by increasing the nickel of cation. Fourier transform infrared charts compounds to confirm the results of X-ray diffraction patterns indicate the phase formation and placement of metal cations in spinel structure. Magnetic hysteresis curves, respectively increasing the saturation magnetization and the residual magnetization to combine x=0.6 and then reduce them to combine x=1. Waste dehydrogenation magnetic have consistently decreasing trend until combined x=0.8 and then will combined x=1. With zinc substitution increased reflection loss. Zinc cation by nickel ones, causes improving of the magnetic properties and microwave absorbtion and this material could be used for the different applications such as microwave absorbance.

منابع و مأخذ:

[1] K. H. Zein, M. B. Mohamed, L. Arda & N. Dogan, "Cation distribution correlated with magnetic properties of nanocrystalline gadolinium substituted nickel ferrite" Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 391, pp. 195–202, 2015.

 

[2] S. M. Patange, S. E. Shirsath, G. S. Jangam, K. S. Lohar, S. S.  Jadhav & K. M. Jadhav, "Rietveld structure refinement, cation distribution and magnetic properties of Al³⁺ substituted NiFe₂O₄ nanoparticles"Applied Physics, Vol. 109, pp. 539-548, 2011.

 

[3] Z. K. Heiba, M. B. Mohamed, M. A. Ahmed, M.A.A. Moussa & H. H. Hamdeh, "Cation distribution and dielectric properties of nanocrystalline gallium substituted nickel ferrite"Alloys and Compounds, Vol. 586, pp. 773–781, 2014.

 

[4] W. C. Hsu, S. C. Chen, P. C.  Kuo, C. T. Lie & W. S. Tsai, "Preparation of NiCuZn ferrite nanoparticles from chemical co-precipitation method and the magnetic properties after sintering"Materials Science and Engineering: B, Vol. 111, pp. 142–149, 2004.

 

[5] U. R. Lima, M. C. Nasar, R. S. Nasar, M. C. Rezende, & J. H. Arau, "Ni–Zn nanoferrite for radarabsorbing material"Magnetism and Magnetic Materials,Vol. 320, pp. 1666-1670, 2008.

 

[6] ا. قاسمی، ع. قاسمی و ا. پایمزد "بررسی خواص مغناطیسی نانو ذرات فریت با ترکیب Cu_1-xCo_xFe₂O₄ (x=0-1) تولیدشده به روش مایسل معکوس"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 4، شماره 3، صفحه 61-65، پاییز 1389.

 

 [7] B. V. Tirupanyam, C. Srinivas, S. S. Meena, S. M. Yusuf, A. S. Kumar, D. L. Sastry & V. Seshubai, "Investigation of structural and magnetic properties of co-precipitatedMn –Ni ferrite nanoparticles in the presence of α -Fe₂O₃ phase "Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 392, pp. 101-106, 2015.

 

[8] X. Wu, W. Wu, L. Qin, K. Wang, S. Ou, K. Zhou  & Y. Fan, "Structure and magnetic properties evolution of nickelzinc ferrite with lanthanum substitution"Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 379, pp. 232-238, 2015.

 

[9] ح. آبسالان" مطالعه مقایسه­ای خواص ساختاری فیلم­های نازک اکسید روی تهیه شده با روش سل-ژل"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 7، شماره 2، صفحه 11-16، تابستان 1392.

 

 [10] Ch. Singh, "Beading of cobalt substituted nickel ferrite nanoparticles on the surface of carbon nanotubes: a study of their synthesis mechanism, structure, magnetic, optical and their application as photocatalyst." Ceramics International, Vol. 41, pp. 3595-3604, 2015.

 

[11] B. Yan, "Effect of Pr3+ substitution on the microstructure, specific surface area, magnetic properties and specific heating rate of Ni_0.5Zn_0.5Pr_xFe_{2− x}O₄ nanoparticles synthesized via sol–gel method" Alloys and Compounds, Vol. 639, pp. 626-634, 2015.

 

[12] M. Akhtar, "Investigation of Cationic Distribution in Zn_1−x Ni_xFe₂O₄ (x= 0.0 to 1.0) by Employing X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy" Electronic Materials, Vol. 1, pp. 1-9, 2015.

 

[13] A. Pathania, P. Thakur, A. Sharma, J. H. Hsu & A. Thakur, "Investigation of iron deficient and manganese doped Ni–Mg nano-ferroxide ceramics"Ceramics International, Vol. 215, pp. 2548-2556, 2015.

 

[14] N. Bouhadouza, A. Rais, S. Kaoua, M. Moreau, K. Taibi & A. Addou, "Structural and Vibrationa l Studies of NiAl_xFe_2-xO₄ Ferrites" Vol. 135, pp. 2456-2462, 2015.