تهیه نانوذره های فریت کبالت و بررسی ویژگی گرماافزایی مغناطیسی آن در غلظت‌های متفاوت

محورهای موضوعی : شیمی فیزیک

صلاح خان احمدزاده ¹ (دانشیار گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد مهاباد، مهاباد، ایران)
کامران حیدریان ² (دانشجو دکتری نانوفیزیک، پژوهشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران)

تاریخ دریافت : 1400/03/10 تاریخ پذیرش : 1400/06/07 تاریخ انتشار : 1401/06/01

کلید واژه: نانو ذرات, فریت کبالت, سوپرپارامغناطیس, روش همرسوبی, توان اتلاف ویژه حرارتی,

چکیده مقاله :

در این پژوهش ابتدا نانوذره های فریت کبالت با روش هم ر‌سوبی تهیه شد. با روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، مغناطیس ‌سنج نمونه ارتعاشی (VSM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) ویژگی‌های نانوذره های فریت کبالت مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر FESEM نشان داد که نانوذره های فریت کبالت به تقریب کروی شکل هستند. با این تصویرها و به کمک نرم‌افزار Digimizer توزیع اندازه ذره ها به دست آمد که در گستره 25 تا 60 نانومتر قرار داشتند. با استفاده از تصویرهای FESEM میانگین اندازه نانوذره های فریت کبالت در گستره 37 تا 47 نانومتر محاسبه شد. نتیجه های VSM نشان داد که نانوذره های فریت کبالت ویژگی های ابرپارامغناطیس دارند. مقدار مغناطش این نانوذره ها emu/g 30 و مقدار وادارندگی Oe 39 به دست آمد. این نانوذره ها با غلظت‌های 3، 5 و mg/ml 8 در میدان Oe400 و فرکانس kHz400، مورد بررسی گرماافزایی قرار گرفتند. مقدار افزایش دمای نانوذره های فریت کبالت در بازه زمانی مشخصی اندازه‌گیری و توان اتلاف ویژه آن (SLP) نیز محاسبه شد. نتیجه های اندازه‌گیری‌ها نشان داد که در غلظت mg/ml 8 بیشترین مقدار گرماافزایی رخ می‌دهد و مقدار SLP برابر با g/W 162 به دست آمد.

چکیده انگلیسی:

In this paper, cobalt ferrite nanoparticles were synthesized using a co-precipitation method. The properties and characteristics of the cobalt ferrite nanoparticles were studied using XRD, VSM, and FESEM analyses. The FESEM images showed that the cobalt ferrite nanoparticles had almost spherical morphology, and that the particle size distribution (determined with the help of Digimizer software) was in the range of 25–60 nm. Moreover, the average size of the nanoparticles was calculated to be in the range of 37-47 nm. The VSM results indicated superparamagnetic properties of the cobalt ferrite nanoparticles at room temperature. Besides, the saturation magnetization and coercivity were found to be 30 emu/g and 39 Oe, respectively. The specific loss power (SLP) was investigated by preparing ferrofluid concentrations of 3, 5, and 8 mg/ml under a magnetic field of 400 Oe and at a frequency of 400 kHz. In this case, the rate of the increase in temperature of the cobalt ferrite nanoparticles was measured in a certain period of time, and the related SLP was calculated. The results of the measurements showed that the highest rate of the heat generation occured at the concentration of 8 mg/ml, leading to an SLP value of 162 W/g.

منابع و مأخذ:

[1] Zu, S.-Z.;Han, B.-H.; The Journal of Physical Chemistry C 113, 13651-13657, 2009.

[2] Heydaryan, K.; Kashi, M.A.; Sharifi, N.; Ranjbar-Azad, M.; New Journal of Chemistry 44, 9037-9045, 2020.

[3] Xu, W.; He, W.; Du, Z.; Zhu, L.; Huang, K.; Lu, Y.;Luo, Y.; Angewandte Chemie International Edition 60, 6890-6918, 2021.

[4] Cui, Z.-M.; Jiang, L.-Y.; Song, W.-G.;Guo, Y.-G.; Chemistry of Materials 21, 1162-1166, 2009.

[5] Hirt, A.M.; Sotiriou, G.A.; Kidambi, P.R.;Teleki, A.; Journal of Applied Physics 115, 044314, 2014.

[6] Geraldes, C.F.;Laurent, S.; Contrast Media & Molecular Imaging 4, 1-23, 2009.

[7] Pilati, V.; Cabreira Gomes, R.; Gomide, G.; Coppola, P.; Silva, F.G.; Paula, F.b.L.; Perzynski, R.; Goya, G.F.; Aquino, R.; Depeyrot, J.R.M.; The Journal of Physical Chemistry C 122, 3028-3038, 2018.

[8] Cao, M.; Li, Z.; Wang, J.; Ge, W.; Yue, T.; Li, R.; Colvin, V.L.;William, W.Y.; Trends in Food Science & Technology 27, 47-56, 2012.

[9] Faraji, M.; Fadavi, G.; Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology 8, 239-252, 2013.

[10] Robles, J.; Das, R.; Glassell, M.; Phan, M.-H.; Srikanth, H.; AIP Advances 8, 056719, 2018.

[11] Sun, C.; Lee, J.S.;Zhang, M.; Advanced drug delivery reviews 60, 1252-1265, 2008.

[12] Ji, R.; Cao, C.; Chen, Z.; Zhai, H.;Bai, J.; Journal of Materials Chemistry C 2, 5944-5953, 2014.

[13] Baldi, G.; Bonacchi, D.; Franchini, M.C.; Gentili, D.; Lorenzi, G.; Ricci, A.; Ravagli, C.; Langmuir 23, 4026-4028, 2007.

[14] Salokhe, A.; Koli, A.; Jadhav, V.; Mane-Gavade, S.; Supale, A.; Dhabbe, R.; Yu, X.-Y.;Sabale, S.; SN Applied Sciences 2, 1-11, 2020.

[15] Hu, L.; de Montferrand, C.; Lalatonne, Y.; Motte, L.; Brioude, A.; The Journal of Physical Chemistry C 116, 4349-4355, 2012.

[16] Khizar, S.; Ahmad, N.M.; Ahmed, N.; Manzoor, S.; Hamayun, M.A.; Naseer, N.; Tenório, M.K.; Lebaz, N.; Elaissari, A.; Nanomaterials 10, 2182, 2020.

[17] Jalalian, M.; Mirkazemi, S.; Alamolhoda, S.; Journal of Magnetism and Magnetic Materials 419, 363-367, 2016.

[18] Tomitaka, A.; Takemura, Y.; J Pers Nanomedicine 1, 33-37, 2015.

[19] Ortega, D.; Pankhurst, Q.A.; Nanoscience 1, 60-88, 2013.

[20] Abenojar, E.C.; Wickramasinghe, S.; Bas-Concepcion, J.; Samia, A.C.S.; Progress in Natural Science: Materials International 26, 440-448, 2016.

[21] Myrovali, E.; Maniotis, N.; Makridis, A.; Terzopoulou, A.; Ntomprougkidis, V.; Simeonidis, K.; Sakellari, D.; Kalogirou, O.; Samaras, T.; Salikhov, R.; Scientific reports 6, 1-11, 2016.