بررسی خصوصیات ساختاری و مغناطیسی لانتانیوم و باریم جانشانی شده در نانوذرات مولتی فروئیک فریت بیسموت در حضور سورفکتانتهای طبیعی برپایه شکر با استفاده از روش همرسوبی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

محمد حسین فرقدین ¹ , رضا درخشنده حقیقی ² , نوید حسین آبادی ³ , اسماعیل جعفری ⁴

1 - دانشجوی دکتری رشته مهندسی متالورژی- مواد، گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 - دانشیار گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
3 - استادیار گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
4 - استادیار گروه مهندسی مواد، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

تاريخ الإرسال : 21 السبت , ذو الحجة, 1442 تاريخ التأكيد : 13 الإثنين , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 17 الإثنين , ربيع الثاني, 1443

الکلمات المفتاحية: نانوذرات, خواص مغناطیسی, فریت بیسموت, روش همرسوبی, جانشانی لانتانیوم و باریم, فعال کننده های سطحی برپایه شکر, کروسین,

ملخص المقالة :

مقدمه: در کار حاضر نانوذرات فریت بیسموت جانشانی شده با باریم و لانتانیومBi_1-xLa_xFeO₃ Bi_0.9-YLa_0.1Ba_YFeO₃ (X= 0, 0.05, 0.1, 0.15, Y= 0.05, 0.1) با بکارگیری روش همرسوبی در حضور فعال کننده های سطحی طبیعی گوناگون بر پایه شکر سنتز شدند.
روش: خصوصیات ساختاری، مغناطیسی، اندازه و مورفولوژی این نانوذرات سنتزی با بکارگیری تکنیک های گوناگون همچون پراش اشعه ایکس(XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، میکرسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، میکرسکوپ الکترونی عبوری(TEM) ، توزیع اندازه ذرات (DLS) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) مورد بررسی قرار گرفتند.
یافته ها: نتایج پراش اشعه ایکس یک تغییر فاز از ساختار رومبوهدرال به تتراگونال با افزایش مقدار لانتانیوم و باریم در ساختار فریت بیسموت و نتایج میکرسکوپ الکترونی عبوری اندازه ذرات حدود 15 نانومتر را برای نانوذرات سنتزی Bi_0.9La_0.1FeO₃ نشان می دهند. همچنین یک دست بودن ذرات و مورفولوژی تقریباً کروی با میکرسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز توزیع اندازه ذرات و تأثیر فعال کننده های سطحی طبیعی برپایه شکر همچون ساپونین (Saponin)، فعال کننده سطحی طبیعی بر پایه شکر و استخراج شده از درخت صدر، تریتون (Triton CG-100)، کروسین (Crocine) و N-اکتیل-بتا-D- گلوکوزید در سنتز نانوذرات Bi_0.9La_0.1FeO₃ مورد بررسی قرار گرفت که فعال کننده سطحی کروسین بهترین عملکرد در خواص مغناطیسی و کاهش اندازه نانوذرات را از خود نشان می دهد. علاوه بر این خاصیت مغناطیسی ذرات با بکارگیری مغناطیس سنج ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفت.
نتیجه گیری: نتایج حاکی از آن است که هنگامی که مقدار لانتانیوم از لحاظ استوکیومتری برابر با X=0.1 باشد بهترین عملکرد مغناطیسی مشاهده می شود.

المصادر:

1. Daniel, Marie-Christine, and Didier Astruc. "Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology." Chemical reviews 104.1 (2004): 293-346.


2. Burda, Clemens, et al. "Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes." Chemical reviews 105.4 (2005): 1025-1102.


3. Löwen, Hartmut. "Colloidal dispersions in external fields: recent developments." Journal of Physics: Condensed Matter 20.40 (2008): 404201.


4. Kazemnejadi, Milad, et al. "Imidazolium chloride-Co (iii) complex immobilized on Fe3O4@SiO2 as a highly active bifunctional nanocatalyst for the copper-, phosphine-, and base-free Heck and Sonogashira reactions." Green Chemistry 21.7 (2019): 1718-1734.


5. Fernandez-Garcia, M., et al. "Nanostructured oxides in chemistry: characterization and properties." Chemical reviews 104.9 (2004): 4063-4104.


6. Esmaeilpour, Mohsen, Alireza Sardarian, and Jaber Javidi. "Dendrimer-encapsulated Pd (0) nanoparticles immobilized on nanosilica as a highly active and recyclable catalyst for the copper-and phosphine-free Sonogashira–Hagihara coupling reactions in water." Catalysis Science & Technology 6.11 (2016): 4005-4019.


7. 정유진. The mechanism of catalyzing reduction of 4-nitrophenol by quasimetallic nanoparticles and the critical function of NaBH4. Diss. 서울대학교 대학원, 2015.


8. Khomskii, Daniel. "Trend: Classifying multiferroics: Mechanisms and effects." Physics 2 (2009): 20.


9. Hu, Jia-Mian, et al. "High-density magnetoresistive random access memory operating at ultralow voltage at room temperature." Nature communications 2.1 (2011): 1-8.


10. Ahmed, M. A., et al. "Size confinement and magnetization improvement by La3+ doping in BiFeO3 quantum dots." Solid state sciences 20 (2013): 23-28.


11. Gholam, Turghunjan, et al. "Local electronic structure analysis of Zn-doped BiFeO3 powders by X-ray absorption fine structure spectroscopy." Journal of Alloys and Compounds 710 (2017): 843-849.


12. Kumar, Amit, et al. "Magnetic, ferroelectric, and magnetodielectric properties of BiFeO3 ceramic co-doped with Eu and Gd." Journal of Physics and Chemistry of Solids 124 (2019): 19-23.


13. Dong, Shuai, et al. "Multiferroic materials and magnetoelectric physics: symmetry, entanglement, excitation, and topology." Advances in Physics 64.5-6 (2015): 519-626.


14. Fan, Pengyuan, et al. "Large electric-field-induced strain in B-site complex-ion (Fe0.5Nb0.5) 4+-doped Bi1/2 (Na0.82K0.12) 1/2TiO3 lead-free iezoceramics" Ceramics International 44.3 (2018): 3211-3217.


15. Pradhan, S. K., and B. K. Roul. "Electrical behavior of high resistivity Ce-doped BiFeO3 multiferroic." Physica B: Condensed Matter 407.13 (2012): 2527-2532.
    
    


16. Pedro-García, F., et al. "Mechanically assisted synthesis of multiferroic BiFeO3: Effect of synthesis parameters." Journal of Alloys and Compounds 711 (2017): 77-84.


17. Kumar, M. Mahesh, et al. "Ferroelectricity in a pure BiFeO3 ceramic." Applied Physics Letters 76.19 (2000): 2764-2766.


18. Simões, Alexandre Zirpoli, Filiberto Gonzalez Garcia, and Carla dos Santos Riccardi. "Rietveld analysys and electrical properties of lanthanum doped BiFeO3 ceramics." Materials Chemistry and Physics 116.2-3 (2009): 305-309.


19. Zhang, Jing, et al. "Structural evolution and magnetization enhancement of
    Bi1-xTbxFeO3." Journal of Physics and Chemistry of Solids 74.6 (2013): 849-853.


20. Ederer, Claude, and Nicola A. Spaldin. "Weak ferromagnetism and magnetoelectric coupling in bismuth ferrite." Physical Review B 71.6 (2005): 060401.


21. Kumar, Amit, et al. "Linear and nonlinear optical properties of BiFeO3." Applied Physics Letters 92.12 (2008): 121915.


22. Anwar, Armin, M. A. Basith, and Shamima Choudhury. "From bulk to nano: A comparative investigation of structural, ferroelectric and magnetic properties of Sm and Ti co-doped BiFeO3 multiferroics." Materials Research Bulletin 111 (2019): 93-101.


23. Qian, F. Z., et al. "Multiferroic properties of Bi0.8Dy0.2−xLaxFeO3 nanoparticles"
    Journal of Physics D: Applied Physics 43.2 (2009): 025403.    


24. Wu, Yu-Jie, et al. "Phase evolution and magnetic property of Bi1−xHoxFeO3 powders" Solid state communications 151.24 (2011): 1936 -1940.
    
    


25. Bhushan, B., et al. "Enhancing the magnetic characteristics of BiFeO3 nanoparticles by Ca, Ba co-doping." Materials Chemistry and Physics 135.1 (2012): 144-149.


26. Rout, Jyoshna, and R. N. P. Choudhary. "Structural transformation and multiferroic properties of Ba–Mn co-doped BiFeO3." Physics Letters A 380.1-2 (2016): 288-292.


27. Hu, Gengxiang, Xun Cai, and Yonghua Rong. Structure. De Gruyter, 2021.


28. Shami, M. Yasin, M. S. Awan, and M. Anis-ur-Rehman. "Phase pure synthesis of BiFeO3 nanopowders using diverse precursor via co-precipitation method." Journal of Alloys and Compounds 509.41 (2011): 10139-10144.


29. Mishra, R. K., et al. "Dipolar and magnetic ordering in Nd-modified BiFeO3 nanoceramics." Journal of magnetism and magnetic materials 320.21 (2008): 2602-2607.


30. Shannon, Robert D. "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides." Acta crystallographica section A: crystal physics, diffraction, theoretical and general crystallography 32.5 (1976): 751-767.


31. García-Zaldívar, Osmany, et al. "BiFeO3 codoping with Ba, La and Ti: Magnetic and structural studies." Journal of Advanced Dielectrics 5.04 (2015): 1550034.


32. Esmaeilpour, Mohsen, et al. "Facile synthesis of 1-and 5-substituted 1H-tetrazoles catalyzed by recyclable ligand complex of copper (II) supported on superparamagnetic Fe3O4@SiO2 nanoparticles." Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 393 (2014): 18-29.
    
    


33. Sardarian, Ali Reza, Milad Kazemnejadi, and Mohsen Esmaeilpour. "Bis-salophen palladium complex immobilized on Fe3O4@SiO2 nanoparticles as a highly active and durable phosphine-free catalyst for Heck and copper-free Sonogashira coupling reactions." Dalton Transactions 48.9 (2019): 3132-3145.


34. Esmaeilpour, Mohsen, Ali Reza Sardarian, and Habib Firouzabadi. "Dendrimer‐ encapsulated Cu (Π) nanoparticles immobilized on superparamagnetic Fe3O4@SiO2 nanoparticles as a novel recyclable catalyst for N‐arylation of nitrogen heterocycles and green synthesis of 5‐substituted 1H‐tetrazoles." Applied Organometallic Chemistry 32.4 (2018): e4300.


35. Sardarian, Ali Reza, Hassan Eslahi, and Mohsen Esmaeilpour. "Green, cost‐effective and efficient procedure for Heck and Sonogashira coupling reactions using palladium nanoparticles supported on functionalized Fe3O4@SiO2 by polyvinyl alcohol as a highly active, durable and reusable catalyst." Applied Organometallic Chemistry 33.7 (2019): e4856.


36. Mohamed, S. H. "SnO2 dendrites–nanowires for optoelectronic and gas sensing applications." Journal of Alloys and Compounds 510.1 (2012): 119-124.


37. Usharani, Nandhini J., and S. S. Bhattacharya. "Effect of defect states in the optical and magnetic properties of nanocrystalline NiO synthesised in a single step by an aerosol process." Ceramics International 46.5 (2020): 5671-5680.

مریم ناصری پور؛ آزاده اعظمی؛ احمد حسن پور " رشد و بررسی خواص مغناطیسی و نوری نانوساختارهای هسته-پوسته مگنتیت@اکسیدمس" فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین، دوره 9، شماره 34، زمستان 1397، صفحه 155-164