Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elnaz Jaberolansar
الناز جابرالانصار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

The effect of zinc dopping and Polyvinylpyrolidone (PVP) coating on structural and magnetic properties of Co1-xZnxFe2O4 ferrite nanoparticles
Recently magnetic nanoparticles due to exclusive and useful characteristics have been used in different fields. There are different synthesis techniques proportional to the researcher’s purpose. In this study we choosed sol-gel auto-combustion method because of high homogeneity and purity of particles and ability to work in rather low temperatures. This study consist of three parts. In the first part we have investigated the effect of Zn on the structural and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles in the form of Co 1-x Zn x Fe 2 O 4 (x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7). In the second part the effect of sintering temperature at 350 and 1000 o C and then in the third part the effect of Polyvinylpyrolidone (PVP) coating on structural and magnetic properties of Co 0.3 Zn 0.7 Fe 2 O 4 ferrite nanoparticles annealed at 350 o C have been studied using analysis such as XRD, FTIR, FE-SEM, TEM, VSM and ac susceptibility. The XRD patterns of the samples annealed at 350 o C indicated irregular behavior in lattice constant changes. This irregular behavior is attributed to the cation distribution among spinel sites. The lattice constant of the samples annealed at 1000 o C indicated a regular linear behavior that can be attributed to the redistribution of cations. The VSM of 350 o C sintered nanoparticles showed that by increasing Zn doping level the magnetization and coercivity decrease. Magnetization decreases due to the reduction of octahedral sites’ magnetization and the increase of the magnetization of tetrahedral sits. But in nanoparticles which was annealed at 1000 o C, by increasing Zn doping level up to x=0.3, the magnetization increased and it decreased by further increase in x. The increase of magnetization for x 0.3 is due to the increase of octahedral and the decrease of tetrahedral sites’ magnetization. On the other hand the magnetization’s reduction after x=0.3 due to the weakening of the superexchange interaction at the octahedral sites. XRD patterns of PVP coated Co 0.3 Zn 0.7 Fe 2 O 4 nanoparticles indicated no change in structural phase of nanoparticles and after coating the crystallite size decreased. Magnetic measurements indicated that with increasing the content of PVP, magnetization decreased due to the reduction of the effective mass.
امروزه با توجه به ویژگی های مفید و منحصر به فرد نانو ذرات مغناطیسی، استفاده از آن ها در علوم مختلفی مورد توجه قرار گرفته است. به سبب این که ویژگی های مغناطیسی نانو ذارت، تأثیر زیادی از روش ساخت آن ها می پذیرد، استفاده از روشی کارآمد، نکته ای کلیدی برای رسیدن به اهداف کاربردی محسوب می شود. روش های ساخت متفاوتی، بسته به هدف سازنده وجود دارد که در این کار ما روش سل ژل را به جهت خلوص و همگنی بالای ذرات و قابلیت کار در دما های نسبتاً کم انتخاب کردیم. مراحل انجام شده در این کار شامل سه بخش است: ساخت نانو ذرات فریت کبالت و بررسی اثر آلایش روی، به صورتCo 1-x Zn x Fe 2 O 4 (7/0، 5/0، 3/0، 1/0،0=x)، بررسی اثر دمای باز پخت در دو دمای 350 و o C1000 و بررسی اثر پوشش پلی وینیل پیرولیدون(PVP) بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانو ذرات فریت Co 0.3 Zn 0.7 Fe 2 O 4 . پس از ساخت نمونه ها با استفاده از تحلیل های XRD، FE-SEM، TEM و FTIR به بررسی ویژگی های ساختاری و مورفولوژی سطحی نانو ذرات و با استفاده از تحلیل های VSM و پذیرفتاری ac به اندازه گیری ویژگی های مغناطیسی آن ها پرداختیم. نتایج تحلیل XRD نمونه های بازپخت شده در دمای o C350، وجود روندی نا منظم در تغییرات ثابت شبکه را نشان می دهد. برازش داده های XRD با استفاده از نرم افزار MAUD نیز عدم وجود نظم مشخصی در رفتار ثابت شبکه را تأیید می کند. این بی نظمی به نحوه توزیع کاتیون ها در جایگاه های شبکه اسپینلی فریت روی-کبالت نسبت داده می شود. این در حالی است که نمونه های باز پخت شده در دمای o C1000 روند منظمی در تغییرات ثابت شبکه نشان می دهند که علت آن می تواند بهبود ساختار شبکه اسپینلی با افزایش دمای باز پخت و باز توزیع کاتیون ها در ساختار باشد. همچنین کاهش پهنای قله صفحات براگ با افزایش دمای باز پخت، نشان دهنده رشد بلورک ها با افزایش دما است. نتایج تحلیل VSM نمونه های باز پخت شده در دمای o C350، روند کاهشی در رفتار مغناطش بیشینه و میدان وادارندگی را نشان می دهد که کاهش مغناطش ناشی از نحوه احتمالی توزیع کاتیون ها و کاهش مغناطش زیر شبکه B و افزایش مغناطش زیر شبکه A و کاهش وادارندگی ناشی از جانشانی یون های غیر مغناطیسی Zn 2+ است. در نمونه های باز پخت شده در دمای o C1000، شاهد رفتار افزایشی-کاهشی در مغناطش بیشینه و رفتار کاهشی در وادارندگی هستیم. علت افزایش مغناطش بیشینه تا آلایش 3/0=x، افزایش مغناطش جایگاه های B و کاهش مغناطش جایگاه های A در اثر ورود یون های Zn 2+ به جایگاه های A و ورود یون های Fe 3+ به جایگاه های B است. کاهش مغناطش در آلایش های بالا تر به تضعیف برهمکنش های AB نسبت داده می شود. با افزایش دمای باز پخت نمونه ها، مغناطش بیشینه نیز افزایش می یابد که به نظر علت اصلی آن، کاهش کج شدگی های اسپین برسطح نانو ذرات با افزایش اندازه بلورک ها است. نتایج تحلیل XRD نمونه Co 0.3 Zn 0.7 Fe 2 O 4 باز پخت شده در دمای o C350 پوشش داده شده با مقادیر متفاوت PVP، نشان دهنده عدم تغییر فاز ساختاری نمونه پس از پوشش دهی و کاهش اندازه بلورک ها با افزایش پوشش PVP است. اندازه گیری های مغناطیسی نشان می دهد که با افزایش مقدار PVP، مغناطش بیشینه نمونه ها کاهش پیدا می کند که علت اصلی آن به غیر مغناطیسی بودن پلیمر PVP و کاهش جرم مؤثر نسبت داده می شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی