Skip to main content
SUPERVISOR
هادی عربی (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed ebrahim Aalaye khaneghah sadat
سیدابراهیم اعلایی خانقاه سادات

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Fabrication and Study of Manganese Ferrite Nanoparticles (MnFe2O4) and Investigation of the Effects of Silica (SiO2) Doping on the Magnetic Properties of Nanoparticles
In this study, powders of manganese ferrite nanoparticles (MnFe2O4) which are having spinel structure was prepared with sol-gel method. In the first part, we have prepared the manganese ferrite nanoparticles with different pH. In the second part of our study, we have studied the effect of reducing the interactions by adding silica (SiO2) to compound. In the third part, we have studied the effect of increasing interactions with apply pressure.In this study, several tools for feature detection is used that includes: 1) X-ray diffraction analysis(XRD)2) infrared spectroscopy analysis (FTIR)3) Thermal analysis of samples (TG-DTA)4)Vibrating Sample Magnetometer(VSM)5) Ac magnetic Susceptibility 6) transmission electron microscopy (TEM ) and 7) field emission scanning electron microscopy (FESEM). Raw materials used in the first part consist of iron and manganese nitrate, citric acid, distilled water and ammonia. The pH of primary solution that combined of raw materials is two, and for preparing the solutions with upper pHs we add ammonia to this solution, so we prepared samples with pHs: 4, 6 and 8. we have observed that the manganese ferrite nanoparticles with pH of 2 treated with interaction superparamagnetism. We have observed that with change of pH the size of the nanoparticles are increased so that for sample with pH of 2 the size of nanoparticles is 6 nm and for another samples the size of nanoparticles is approximately 15 nm. The sample with pH of 2 hasn't any residual but other samples have a little residual. In the second part for injection of silica to the mixture we should prepare another solution. Therefor we made another solution of tetraethyl silica (TEOS) and ethanol and be added to the previous solution. It observed that with adding the silica to compound, interaction between nanoparticles decrease, which was expected. With increasing the nonmagnetic matter (silica) the size of nanoparticles decreased and to this reason observed magnetic properties decreased. As we have seen these samples don't have any residual,so these samples have superparamagnetism behavior, too. In the third part we pressed some of samples with different pressures and we observed, increasing of the pressure, increase the interactions between the nanoparticles and it was expectable. All of the samples pressed without silica have interacting superparamagnetic behavior and with increasing the pressure the size of interactions increase. It observed in the samples with silica that with make of pressure doesn't have more changes in interactions between nanoparticles. This behavior is because that the nanoparticles are floated in the silica lattice and these nanoparticles can't close together and to this reason the interactions between them don't have more change. Key words : Ferrite, Manganese, Superparamagnet, Silica, Press, pH.
در این پژوهش پودرهای نانو ذرات فریت منگنز (MnFe 2 O 4 ) که دارای ساختار اسپینلی می باشند تهیه شد. روش مورد استفاده برای تهیه این نانو ذرات روش سل – ژل می باشد که یک روش آسان و سریع است. این پژوهش متشکل از سه بخش است. در بخش اول نانو ذرات فریت منگنز را با pHهای مختلف تهیه کردیم. در بخش دوم از این تحقیق تأثیر کاهش میزان برهمکنشها را با اضافه کردن سیلیکا (SiO 2 ) به ترکیب مورد بررسی قرار دادیم. در بخش سوم نیز تأثیر افزایش برهمکنشها را با اعمال فشار مورد بررسی قرار دادیم.در این تحقیق از ابزارهای متعددی برای مشخصه یابی و بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی نمونه ها استفاده شده است که عبارتند از: 1) آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) 2) آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) 3) آنالیز حرارتی نمونه ها (TG-DTA) 4) مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) 5) پذیرفتاری مغناطیسیac 6) میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و 7) میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM). مواد اولیه مورد استفاده در بخش اول عبارت است از نیتراتهای آهن و منگنز، اسید سیتریک، آب مقطر و آمونیاک. محلول اولیه ای که از ترکیب کردن مواد اولیه بدست می آید دارایpHی برابر با دو می باشد و برای تهیه محلولهایی با pHهای بالاتر به این محلول، آمونیاک اضافه می کنیم به طوری که با این کار نمونه های با pHهای 4 ، 6 و 8 تهیه شد. با استفاده از تحلیل نتایج حاصل از ابزارهای مختلف مشاهده کردیم که نانو ذرات فریت منگنز با pH دو دارای رفتار ابرپارامغناطیسی برهم کنشی می باشند. با تغییر pH نمونه ها مشاهده کردیم که اندازه نانو ذرات افزایش می یابند به طوری که اندازه نانو ذرات نمونه با pH دو حدود nm 6 می باشند و اندازه ذرات نمونه های دیگر حدود nm 15 می باشند. نمونه با pH دو هیچگونه پسماندی ندارد ولی نمونه های با pHهای بزرگتر از دو کمی پسماند دارند. در بخش دوم برای وارد کردن سیلیکا به ترکیب باید یک محلول دیگر نیز تهیه کنیم. برای این کار یک محلول دیگر از تترا اتیل سیلیکا (TEOS) و اتانول را تهیه کردیم و به محلول قبلی اضافه کردیم. با اضافه شدن سیلیکا به شبکه مشاهده کردیم که از خاصیت مغناطیسی نمونه ها کاسته می شود و برهمکنش بین نانو ذرات نیز کاهش می یابند که این رفتار مورد انتظار است. با زیاد شدن ماده غیر مغناطیسی سیلیکا اندازه نانو ذرات کوچکتر شدند و به این دلیل خواص مغناطیسی مشاهده شده آنها کاهش یافت. این نمونه ها نیز دارای رفتار ابرپارامغناطیسی می باشند چرا که در این نمونه ها پسماندی مشاهده نشد. در بخش سوم نیز برخی از نمونه های تهیه شده در قسمتهای قبل را تحت فشارهای مختلف قرار دادیم و مشاهده کردیم که با افزایش فشار میزان برهمکنشهای بین نانو ذرات افزایش یافته اند که این رفتار مورد انتظار است. تمامی نمونه های بدون سیلیکا که تحت فشار قرار گرفتند دارای رفتار ابرپارامغناطیسی برهمکنشی می باشند و با افزایش فشار نیز میزان برهمکنشهای آنها افزایش یافت. در نمونه های دارای سیلیکا مشاهده کردیم که با اعمال فشار برهمکنشهای بین ذرات زیاد تغییر نمی کنند که این رفتار به این دلیل است که نانو ذرات درون شبکه ای از سیلیکا غوطه ور می باشند و با وجود اعمال فشار این نانو ذرات خیلی نمی توانند به همدیگرنزدیک شوند و به این دلیل برهم کنش بین آنها زیاد تغییر نکرده است. کلمات کلیدی : فریت، منگنز، ابرپارامغناطیس، سیلیکا، فشار.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی