سنتز نانوذرات مغناطيسي فريت نيكل دپ‌شده با كبالت با روش هم‌رسوبي در دماهاي مختلف

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش به بررسي اثر پارامتر دما در جهت بهنيه‌سازي پارامترهاي مغناطيسي نانوذرات فريت نيكل، جانشين شده با كاتيون‌هاي Co2+، CoxNi1-xFe2O4 با مقادير 0، 2/0، 4/0، 6/0، 8/0 و 1.0 x= سنتزشده با روش هم‌رسوبي پرداخته شده است. نانوفريت‌هاي مغناطيسي به‌واسطه‌ي خواص فيزيكي و شيميايي منحصر به فردشان بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته‌اند. در اين بين، فريت‌هاي نرم نيكل-كبالت با ساختار شيميايي Ni-CoFe2O4 به‌دليل مغناطش اشباع بالايي كه دارند، در حدود 5/18، در حوزه‌هاي مختلف از جمله حسگرهاي مغناطيسي، ابزارهاي ذخيره مغناطيسي، تصويرسازي تشديد مغناطيسي، جذب كننده‌هاي امواج، دارورساني هدفمند، القاگرها و...مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مقادير مناسبي از مواد اوليه شامل نيترات‌هاي آهن، كبالت و نيكل با نسبت‌هاي مناسب استوكيومتري مناسب در آب مقطر حل شدند. محلول حاصل بصورت پيوسته بر روي يك همزن مغناطيسي تحت دماي بالا قرار گرفت تا رسوب تشكيل شود. اين رسوب در يك آون خشك شد و براي دست‌يابي به ساختاري اسپينلي و تك‌فاز، در دو دماي 600 و 1000 درجه سانتي‌گراد تكليس شد مطالعات ريزساختاري بر روي نمونه‌هاي سنتزشده به كمك روش تفرق اشعه ايكس (XRD) نشان داد كه در تمامي نمونه‌ها، ساختار اسپينل فازها تشكيل شده است. كوچك‌ترين اندازه ذره محاسبه‌شده 1/13 نانومتر مربوط به دماي 600 درجه سانتي‌گراد اندازه‌گيري شد. با افزايش دماي تكليس، اندازه ذرات افزايش يافت. مورفولوژي و اندازه ذرات با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي و اندازه‌گيري شدند. تصاوير حاصل نشان دادند كه ميانگين اندازه ذرات با افزايش كبالت نظم مشخصي ندارند. اندازه ذرات در دماي 600 درجه سانتي‌گراد در محدوده 19-13 نانومتر و در دماي 1000 درجه سانتي‌گراد بين 36-28 نانومتر به دست آمد. طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) به منظور تاييد قرارگيري كاتيون‌ها در مكان‌هاي اكتاهدرال و تتراهدرال و تشكيل فريت انجام شد. ارزيابي خواص مغناطيسي با دستگاه مغناطش‌سنج نمونه مرتعش (VSM) صورت گرفت. نتيجه‌ي اين اندازه‌گيري‌ها نشان داد كه با افزايش مقدار كبالت، كورسيويتي روند نسبتا افزايشي در دو دما داشته است. همچنين افزايش مقادير مغناطش باقي‌مانده و مغناطش اشباع در دو دماي 600 و 1000 درجه سانتي‌گراد با افزايش مقدار كبالت ناشي از جايگزيني يون نيكل با يون كبالت بوده است كه تعداد الكترون‌هاي جفت‌نشده در مكان‌هاي اكتاهدارال را ارتقا داده است. با افزودن مقادير مختلف كبالت، اين نتيجه گرفته شده است كه فريت نيكل با غلظت 0.8 مولي كبالت در دماي 600 درجه سانتي‌گراد و فريت نيكل با غلظت 1 مولي در دماي 1000 درجه سانتي‌گراد داراي مقدار بهينه‌اي از كبالت در جهت رسيدن به خواص مطلوب‌تر هستند.

212721

استخراج فلزات

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

عباس بهرامي، رحمت الله عمادي

مهدي علي‌زاده