Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shiva Karimi Dehkordi
شیوا کریمی دهکردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Effects of Zn-Cr-Substitution on the Structural and Magnetic Properties of Ni1-xZnxFe2-xCrxO4 Ferrites
Spinel ferrites have many applications in magnetic cores, ferrofluids and sensors. Obtaining improved saturation magnetization (M S ) and reasonable values of coercivity (H C ) forms the key objective in research on these ferrites. Ferrites with spinel structure, represented with general formula MFe 2 O 4 , where M is divalent metal ion such as Mn, Cu, Zn, Co, Ni. Magnetic properties of spinel ferrites depend on cation distribution in spinel structure. Many researchers have focused on the magnetic properties of nickel ferrites doped with metal ions that provide improved magnetic properties for industrial and medical applications. In this thesis, Cr and Zn-substituted nickel ferrites, general formula Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 (x = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7), were prepared using the sol- gel auto- combustion method. For precise analysis, the Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 and NiFe 2-x Cr x O 4 (x = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) samples were also checked individually. The effects of Cr and Zn doping on the structural, morphological, and magnetic properties of the samples were evaluated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and vibrating sample magnetometer (VSM). The full pattern fitting of Rietveld method using MAUD program confirmed the crystalline structure and phase purity of all the ferrites. SEM images showed that the particles were in the nanosize range. VSM results revealed that the values of M S in the NiFe 2-x Cr x O 4 samples decreased and H C had no regular behavior with increasing Cr content. The maximum value of H C = 165 Oe was obtained for a Cr content of x = 0.7. On the other hand, saturation magnetization values initially increased in both the Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 and Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 samples, with changing the doping level up to x = 0.3, while for further content, M S decreased. In addition, H C decreased with increasing doping level. In the other part of thesis, the effects of sintering temperatures on structural and magnetic properties of Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 samples were studied. Samples were thermally treated at two temperatures of 600 and 1000 °C. Rietveld method from fitting XRD data was employed to obtain cation distribution of samples. The integrated intensity ratios I 220 / I 222 and I 220 / I 422 analysis indicated changes in the cation occupancy with sintering temperature. As expected, the mean particle size increased with sintering temperatures. VSM results showed that saturation magnetization increased with increasing of sintering temperature. The increments of saturation magnetization with sintering temperature could be related to particle size and cation redistribution. Also saturation magnetization reduced with increasing of Zn-Cr doping level x at 600 0 C sintering temperature. It is related to cation redistribution. Generally, with increasing sintering temperature, H C decreased. But it is observed that H C values decreased for the doping level of x ? 0.3, while for further content, Hc increased with increasing sintering temperature.
فریت های اسپینلی کاربردهای زیادی در هسته های مغناطیسی، فروسیال ها و حسگرها دارند. بهینه کردن مغناطش اشباع و رسیدن به مقدار میدان وادارندگی مناسب در فریت ها، موضوع کلیدی است. فریت های اسپینلی با فرمول عمومی (M)[Fe] 2 O 4 نشان داده می شوند که در جای M کاتیون هایی مانند Mn، Cu، Zn، Ni و Co قرار می گیرند. ویژگی های مغناطیسی فریت های اسپینلی به توزیع کاتیون در ساختار اسپینلی وابسته است. بسیاری از محققان ویژگی های مغناطیسی فریت نیکل با آلایش های مختلف را مورد بررسی قرار داده اند. فریت نیکل آلایش یافته به سبب بهبود ویژگی مغناطیسی برای کاربردهای صنعتی و پزشکی مناسب هستند. با توجه به آنچه گفته شد، در این تحقیق به بررسی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی فریت نیکل با آلایش همزمان Zn-Cr با فرمول عمومی Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 و با مقادیر (7/0 و 5/0 و 3/0 و 2/0 و 1/0 و 0 = x) پرداخته شده است. برای بررسی دقیق تر، به طور جداگانه نمونه های Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 و NiFe 2-x Cr x O 4 با مقادیر (7/0 و 5/0 و 3/0 و 1/0 و 0 =x) نیز مورد بررسی قرار گرفته است. اثر آلایش Zn و Cr بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نمونه ها توسط پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی (SEM) و مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) انجام شده است. نمونه ها با استفاده از نرم افزار MAUD مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از این نرم افزار مقادیر ثابت شبکه و پارامتر موقعیت اکسیژن( برای به دست آوردن توزیع کاتیون) به دست آمد. تصاویر SEM نشان داده اند که ذرات در محدوده نانو قرار دارند. مغناطش اشباع نمونه های NiFe 2-x Cr x O 4 با افزایش آلایش کاهش می یابد و میدان وادارندگی روند منظمی ندارد و بیشترین مقدار را در نمونه 7/0=x با Oe 165داراست. در حالی که در نمونه های Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 با افزایش آلایش تا 3/0=x مغناطش اشباع افزایش و برای مقادیر بیشتر کاهش می یابد. همچنین میدان ودارندگی با افزایش Zn کاهش می یابد. با مقایسه رفتار مغناطیسی این سه گروه نمونه، مشاهده شد که رفتار مغناطیسی نمونه های Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 بسیار شبیه نمونه های Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 است که می توان به نقش غالب یون غیر مغناطیسی Znدر مقایسه با Cr نسبت داد. در بخش دیگری از این پژوهش به اثر دمای پخت بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نمونه های Ni 1-x Zn x Fe 2-x Cr x O 4 در دو دمای 600 و 1000 پرداخته شده است. در این بررسی رفتار ساختاری نمونه ها با استفاده از نرم افزار Full prof برای به دست آوردن ثابت شبکه و توزیع کاتیون استفاده شده است. نسبت شدت های و با افزایش دمای پخت تغییر کرده است که نشان دهنده تغییر توزیع کاتیون است. همچنین با افزایش دمای پخت اندازه ذرات و ثابت شبکه افزایش می یابد. نتایج VSM نشان می دهد که مغناطش اشباع با افزایش دما افزایش می یابد که علت آن را می توان به اندازه ذرات و بازتوزیع کاتیون ها نسبت داد. همچنین به علت بازتوزیع کاتیونی در دمای 600 مغناطش اشباع نمونه ها با افزایش مقدار Zn-Cr کاهش می یابد. به طور کلی با افزایش دما میدان وادارندگی کاهش می یابد. اما مشاهده شده که میدان وادارندگی تا مقدار 3/0=x کاهش و برای مقادیر بیشتر افزایش می یابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی