تاثیر کبالت بر ویژگی‌های ساختاری، ریزساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت منیزیم-روی

نانوساختارهای ترکیب فریتی mg0.5xcoxzn0.5fe2o4 با مقادیر آلایش 0.15 ,0.10 ,0.05 ,0.00= x و با استفاده از روش سلژل خود احتراقی تهیه شدند. پودرهای تهیه شده به صورت حلقه پرس شدند و تحت عملیات حرارتی در دمای °c 900 به مدت 4 ساعت قرار گرفتند. ویژگی های ساختاری، ریز ساختاری و مغناطیسی پودرهای تهیه شده توسط پراش پرتو x (xrd)، بیناب سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (edax) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (vsm) مورد بررسی قرار گرفت. نفوذپذیری مغناطیسی حلقه های تف جوشی شده با استفاده از دستگاه lcr meter بررسی شد. الگوی پراش پرتو x نمونه ها نشان داد که همه ی پودرهای تهیه شده دارای ساختار بلوری اسپینلی هستند و هیچ گونه فاز ناخالصی در آن ها وجود ندارد. اندازه ریزبلورک ها با استفاده از رابطه ی شرر بین nm 3667 به دست آمد. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی میانگین اندازه ی ذرات پودرها بین nm 4396 به دست آمد. آنالیز مغناطواستاتیکی مشخص کرد که حضور یون های کبالت بر مغناطش اشباع (ms) و میدان وادارنده (hc) تآثیر گذار بوده است و مقادیر ms با افزایش میزان آلایش ابتدا کاهش و سپس افزایش یافته اند. کمترین میزان ms مربوط به نمونه ی 0.10=x برابر با emu/g 16.5 و بیشترین مقدار مربوط به 0.15=x برابر با emu/g 39.6 است. محاسبه کج شدگی گشتاور مغناطیسی (زاویه یافتکیتل) نمونه ها نشان داد که بیشترین میزان کج شدگی اسپینی مربوط به نمونه با 0.10=x می باشد. مقایسه میدان وادارنده نمونه ها نشان داد که به دلیل ناهمسانگردی بلوری کبالت، با افزایش میزان آلایش x مقدار hc به صورت پیوسته افزایش می یابد. نتایج نفوذپذیری مغناطیسی حلقه های تف جوشی شده نشان داد که نمونه با 0.15=x دارای بیشترین نفوذپذیری است.

Effect of cobalt on structural, microstructural and magnetic properties of magnesium-zinc ferrite nanoparticles

Mg0.5xCoxZnFe2O4 ferrite nanostructures with various amounts of Co2+ substitution (x= 0, 0.05, 0.10, 0.15) were prepared using a simple and inexpensive solgel method solgel route. Structural, microstructural and magnetic properties of the prepared powders were investigated by xray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), Xray energy diffraction spectroscopy (EDAX) and vibrating sample magnetometer (VSM). The xray diffraction patterns showed that the prepared nanopowders have pure spinel structure without any other impurity phases. The average particle size of the powders was between 9643 nm, using electron microscope images. Magnetostatic analysis showed that the presence of cobalt ions has affected the saturation magnetization (Ms) and the coercivity (Hc). The Ms values decrease and then increase with increasing dopant (x). The lowest and highest values of Ms are related to x = 0.10 (16.5 emu/g) and 0.15 (39.6 emu/g), respectively. Based on this, the calculated YafetKittel angle (YK alpha;) showed that the highest spin canting belongs to the sample with x = 0.10. Also, the value of Hc increases with x due to the high crystalline anisotropy of cobalt.