ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ СИНТЕЗУ НА ВЛАСТИВОСТІ КОБАЛЬТ-НІКЕЛЕВОГО ФЕРИТУ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.1.17Ключові слова:
феритизація, повний факторний експеримент, залишкова намагніченість, коерцитивна сила, константа анізотропіїАнотація
В останні роки область використання феритів кобальту розширюється. Перш за все це обумовлюється його специфічними властивостями, такими як високі значення коерцитивної сили, хімічна стабільність, значна магнітокристалічна анізотропія. Фізико-хімічні властивості нанодисперсних феритів кобальту залежать від багатьох факторів (технологія отримання, умови синтезу, природа вихідних речовин). Наразі актуальним є розробка і використання новітніх технологій синтезу феритів, що забезпечують отримання нанодисперсного продукту. Крім того, на властивості фериту кобальту впливає наявність додаткових катіонів металів. Змішані ферити дуже перспективні у зв'язку з можливістю варіювання їх властивостей. У роботі розглядалася можливість використання методу планування експерименту щодо вибору оптимальних режимів феритизації при синтезі кобальт-нікелевого фериту. Фазовий склад феритів визначали рентгенофазовим аналізом. Магнітні властивості визначалися за допомогою вібраційного магнітометру. Залишкову намагніченість, коерцитивну силу визначали за побудованими петлями гістерезису. На основі численних експериментів, були обрані як основні технологічні параметри, що впливають на магнітні характеристики, вихідне рН розчину, час обробки, температура проведення процесу. У роботі розглянуто вплив умов синтезу на залишкову намагніченість, коерцитивну силу та константу анізотропії нікель-кобальтових феритів, отриманих плазмовим методом. Для побудови експериментально-статистичних моделей було використано повний трифакторний експеримент. Встановлено, що основними впливовими факторами є початкове рН розчину, температура обробки. Представлені математичні моделі адекватно описують отримані залежності. Результати показали, що рН реакційної середовища є параметром, який збільшує значення залишкової намагніченості, коерцитивної сили та константи анізотропії.
Посилання
Ortiz-Quiñonez J. L., Pal U., Villanueva M. S. Structural, magnetic, and catalytic evaluation of spinel Co, Ni, and Co–Ni ferrite nanoparticles fabricated by low-temperature solution combustion process. ACS omega, 3(11), 2018. P. 14986–15001.
Jeevanantham B., Song Y., Choe H., Shobana M. K. Structural and optical characteristics of cobalt ferrite nanoparticles. Materials Letters: X. 12. 2021. P. 100105.
Ahn Y., Choi E. J., Kim S. Crystallographic and Magnetic Properties of Nanocrystalline Cobalt Ferrite Particles. The Korean Journal of Ceramics, 5(3). 1999. P. 303–305.
Bouet L., Presmanes L., Tailhades P., Rousset A., Legros R. Rapid Thermal Annealing of Certain Fe-Co Spinel Oxides: Structural Modification and Magneto-Optical Properties. Journal of the Magnetics Society of Japan, 20(S_1_MORIS_96). S1_1996. P. 329–332.
Drofenik M., Lisjak D., Makovec D. (2005, May). The synthesis and properties of magnetic nanoparticles. In Materials Science Forum (Vol. 494, pp. 129–136). Trans Tech Publications Ltd.
Gabal M. A. Non-isothermal decomposition of NiC2O4–FeC2O4 mixture aiming at the production of NiFe2O4. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 64(8). 2003. P. 1375–1385.
Rana K., Thakur P., Sharma P., Tomar M., Gupta V., Thakur A. Improved structural and magnetic properties of cobalt nanoferrites: influence of sintering temperature. Ceramics International, 41(3). 2015. P. 4492–4497.
Sharifianjazi F., Moradi M., Parvin N., Nemati A., Rad A. J., Sheysi N., . Asl M. S. Magnetic CoFe2O4 nanoparticles doped with metal ions: a review. Ceramics International, 46(11). 2020. P. 18391–18412.
de Medeiros F., Madigou V., Lopes-Moriyama A. L., de Souza C. P., Leroux C. Synthesis of CoFe2O4 nanocubes. Nano-Structures & Nano-Objects. 21. 2020. P. 100422.
Zhao L. J., Jiang Q. Solvothermal synthesis of Co/CoFe2O4 nanobelts. Materials Letters.64(6). 2010. P. 677–679.
Duong H. D. T., Nguyen D. T., Kim K. S. Effects of process variables on properties of CoFe2O4 nanoparticles prepared by solvothermal process. Nanomaterials. 11(11). 2021. P. 3056.
Ageba R., Kadota Y., Maeda T., Takiguchi N., Morita T., Ishikawa M., Hemsel T. Ultrasonically assisted hydrothermal method for ferroelectric material synthesis. J. Korean Phys. Soc. 57(4). 2010. P. 918–923.
Sergeyeva O., Pivovarov A. “ Factors affecting the character of plasma discharge with electrolytic cathode at a fixed pressure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 3(6). 2015. P. 31–35.
Frolova L. A., Pivovarov A. A., Tsepich E., “Non-equilibrium plasma-assisted hydrophase ferritization in Fе2+–Ni2+–SO4
−–OH− System”, Nanophysics, Nanophotonics, Surface Studies and Applications Springe, Cham, pp. 213–220. 2016.
Ortiz-Quiñonez, J. L., Pal, U., & Villanueva, M. S. (2018). Structural, magnetic, and catalytic evaluation of spinel Co, Ni, and Co–Ni ferrite nanoparticles fabricated by low-temperature solution combustion process. ACS omega, 3(11), 14986–15001.
Jeevanantham, B., Song, Y., Choe, H., & Shobana, M. K. (2021). Structural and optical characteristics of cobalt ferrite nanoparticles. Materials Letters: X, 12. 100105.
Ahn, Y., Choi, E. J., & Kim, S. (1999). Crystallographic and Magnetic Properties of Nanocrystalline Cobalt Ferrite Particles. The Korean Journal of Ceramics, 5(3). 303–305.
Bouet, L., Presmanes, L., TAILHADES, P., ROUSSET, A., & Legros, R. (1996). Rapid Thermal Annealing of Certain Fe-Co Spinel Oxides: Structural Modification and Magneto-Optical Properties. Journal of the Magnetics Society of Japan, 20(S_1_MORIS_96).S1_329–332.
Drofenik M., Lisjak D., Makovec D. (2005, May). The synthesis and properties of magnetic nanoparticles. In Materials Science Forum (Vol. 494, pp. 129–136). Trans Tech Publications Ltd.
Gabal, M. A. Non-isothermal decomposition of NiC2O4–FeC2O4 mixture aiming at the production of NiFe2O4. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 64(8), 2003. 1375–1385.
K. Rana, P. Thakur, P. Sharma, M. Tomar, V. Gupta, A. Thakur, “Improved structural and magnetic properties of cobalt nanoferrites: influence of sintering temperature”, Ceramics International, vol. 41, no. 3, pp. 4492–4497, 2015.
Sharifianjazi, F., Moradi, M., Parvin, N., Nemati, A., Rad, A. J., Sheysi, N., ... & Asl, M. S. (2020). Magnetic CoFe2O4 nanoparticles doped with metal ions: a review. Ceramics International, 46(11), 18391–18412.
de Medeiros, F., Madigou, V., Lopes-Moriyama, A. L., de Souza, C. P., & Leroux, C. (2020). Synthesis of CoFe2O4 nanocubes. Nano-Structures & Nano-Objects, 21, 100422.
Zhao, L. J., & Jiang, Q. (2010). Solvothermal synthesis of Co/CoFe2O4 nanobelts. Materials Letters, 64(6), 677–679.
Duong, H. D. T., Nguyen, D. T., & Kim, K. S. (2021). Effects of process variables on properties of CoFe2O4 nanoparticles prepared by solvothermal process. Nanomaterials, 11(11), 3056.
R. Ageba, Y. Kadota, T.Maeda, N. Takiguchi, T. Morita, M. Ishikawa, “Ultrasonically-assisted hydrothermal method for ferroelectric material synthesis”, Journal of Korean Physic Society, vol. 57, no. 4, pp. 918–923, 2010.
O. Sergeyeva, A. Pivovarov, “Factors affecting the character of plasma discharge with electrolytic cathode at a fixed pressure”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 3, no. 6, p. 75, 2015.
L. A. Frolova, A. A. Pivovarov, E. Tsepich, “Non-equilibrium plasma-assisted hydrophase ferritization in Fе2+–Ni2+–SO4
−–OH− System”, Nanophysics, Nanophotonics, Surface Studies and Applications Springe, Cham, pp. 213–220, 2016.
