Skip to main content
SUPERVISOR
Parviz Kameli,Hossien Ahmadvand
پرویز کاملی (استاد راهنما) حسین احمدوند (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Saffari
فاطمه صفاری نطنزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Effects of Co-substitution on the structural and magnetic properties of NiCoxFe2-xO4 ferrite nanoparticles
The spinel ferrite nanoparticles have potential in the industry and medicine, due to interesting and unusal properties. These properties depend on processing conditions, particle size, doping, chemical composition and A-B exchange interactions. The improvement of the magnetic properties of ferrites by doping with different ions is one of the purposes of scientistes. In this work, the sol-gel auto-combustion method was used to prepare nanocrystalline powders of Co-substituted nickel ferrite with the general formula NiCo x Fe 2-x O 4 ( x = 0.0, 0.1, 0.25, 0.5, and 0.75). This study consists of two parts. In the first part, we have investigated the effects of Co substitution on structural and magnetic properties of nickel ferrite and in the second part, the effects of sintering temperature on evolution of structural and magnetic properties of NiCo x Fe 2-x O 4 . The structural and magnetic properties of samples have been studied using analysis such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and vibrating sample magnetometer (VSM). The XRD patterns indicated that the crystalline structure is cubic spinel with Fd-3m space group. The MAUD results indicate that the synthesized nickel ferrite and NiCo x Fe 2-x O 4 ferrites have inverse and mixed spinel structure, respectively. FE-SEM images showed particles in the nanosized range. The VSM data showed that by increasing Co doping, the saturation magnetization (M s ) decreased slowly and the coercivity (H c ) increased significantly. The increasing of H c is attributed to the higher magneto-crystalline anisotropy of Co 3+ ions. The XRD patterns of the samples annealed at 500 ? C and 1000 ? C, showed the peaks width reduces by increasing sintering temperature indicating the crystallite size enhancement. The M s increases with increasing sintering temperature and can be caused due to two reasons: (1) High crystallinity and a low amount of microstructure defectes, (2) In the core-shell morphology, the higher core/shell ratio of large particles leads to eliminations of surface effects and consequently enhancement of M s . By increasing the sintering temperature, Co 3+ ions in the A sites, start distributing into the B sites and hence the number of Fe 3+ ions at B site is reduced. Consequently, the M s decreases with increasing sintering temperature. The competition between two factors above and redistribution cation led to decreasing M s . The H c decreases with increasing sintering temperature. The decrease of H c is proportional to 1/D. Increasing particle size lead to decrease of coercivity in multi-domain structure.
نانوذرات فریت های اسپینلی به دلیل ویژگی های مغناطیسی منحصر به فردشان در عرصه پزشکی و صنعت کاربرد گسترده ای دارند. این ویژگی ها به روش و شرایط ساخت، اندازه ذرات، عناصر آلایش دهنده و ... بستگی دارند. یکی از اهداف محققان بهبود ویژگی های مغناطیسی نانوذرات مغناطیسی با آلایش است. در این پژوهش، نانوذرات فریت نیکل آلایش یافته با کبالت NiCo x Fe 2-x O 4 به روش سل- ژل خود احتراقی ساخته شدند. این پژوهش متشکل از دو بخش است. در بخش اول اثر جانشانی Co بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل و در بخش دوم اثر دمای باز پخت روی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی آن ها بررسی شد. مشخصه یابی و بررسی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نمونه ها با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) صورت گرفت. الگوی پراش پرتو ایکس نمونه ها ساختار اسپینلی با گروه فضایی Fd-3m را مشخص کرد و در نتیجه برازش نمونه ها با نرم افزار MAUD ساختار اسپینلی آمیخته برای فریت NiCo x Fe 2-x O 4 تایید شد. تصاویر FESEM نشان داد که نمونه ها در ابعاد نانومتری هستند. بررسی منحنی پسماند مغناطیسی نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان جانشانی کبالت مغناطش کمی کاهش می یابد و وادارندگی نمونه ها به علت ثابت ناهمسانگردی مغناطو بلوری بالای کبالت به شدت افزایش می یابد. در بخش دوم نمونه های پخت شده در دو دمای C? 500 و C? 1000 مطالعه شدند.کاهش پهنای قله های الگوی پراش پرتو ایکس، نشان دهنده افزایش اندازه بلورک هاست. نتایج حاصل از VSM افزایش مغناطش با افزایش دما را نشان داد که می تواند مربوط به عواملی چون: 1- کاهش نقص ها و ناکاملی های شبکه باشد. 2- مطابق مدل هسته-پوسته، که با افزایش دما نسبت سطح (لایه سطحی بی نظم) به حجم ( قسمت مرکزی با نظم مغناطیسی) کاهش می یابد و مغناطش با حذف اثرات سطحی افزایش می یابد. از طرفی با افزایش دمای باز پخت به دلیل بازتوزیع کاتیون ها (که با برازش الگوی XRD با ترم افزار MAUD تایید شد) انتظار کاهش مغناطش را داشتیم زیرا با جانشانی کبالت در جایگاه هشت وجهی و افزایش یون های آهن در جایگاه چهار وجهی انتظارکاهش مغناطش را داریم. در اثر رقابت بین این عامل و دو عامل ذکر شده با افزایش دمای بازپخت مغناطش کمی کاهش می یابد. با افزایش دما میدان وادارندگی کاهش می یابد زیرا در ساختار های چند حوزه با افزایش اندازه ذرات وادارندگی کاهش می یابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی