اثر پلیمرهای مختلف بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت (CoFe2O4) تهیه شده به‌روش سل-ژل

مصلح, زهرا; اشراقی, مهین; کاملی, پرویز

doi:10.22055/jrmbs.2018.13961

اثر پلیمرهای مختلف بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت (CoFe2O4) تهیه شده به‌روش سل-ژل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

¹ دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

² گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، ایران

10.22055/jrmbs.2018.13961

چکیده

تحقیق حاضر به ساخت و بررسی ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی فریت کبالت (CoFe2O4) در حضور پلیمر‌های پلی وینیل الکل (Polyvinyl alcohol)، پلی وینیل پیرولیدون (Polyvinyl pyrrolidone)، پلی اتیلن گلیکول
(Polyethylene glycol) و اتیلن گلیکول (Ethylene glycol) پرداخته است. نمونه‌ها با استفاده از روش سل- ژل در شرایط یکسان تهیه شدند. به منظور بررسی ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی نمونه‌های تهیه شده، مشخصه‌یابی های مختلفی از جمله پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنج مادون قرمز (FT-IR) و مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) انجام شد. طیف پراش پرتو ایکس نمونه‌ها نشان داد که نمونه‌های تهیه شده تقریبا تکفاز و گروه فضایی Fd-3m دارند. بررسی ویژگی‌های مغناطیسی نمونه‌ها نیز نشان داد که میزان مغناطش اشباع در نمونه‌ی تهیه شده با پلی وینیل پیرولیدون کمترین مقدار (emu/g50) و در نمونه‌ی تهیه شده با اتیلن گلیکول بیشترین مقدار (emu/g71) است. همچنین میدان وادارندگی برای نمونه‌ی تهیه شده با پلی اتیلن گلیکول کمترین مقدار (Oe904) و برای نمونه‌ی تهیه شده با پلی وینیل الکل بیشترین مقدار (Oe1200) را دارد. این نتایج نشان می دهند که با استفاده از پلیمرهای مختلف در فرایند ساخت، تا حدودی میتوان ویژگیهای مغناطیسی فریتها را کنترل کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effects of different polymers on structural and magnetic properties of cobalt ferrite prepared using by Sol- gel method

نویسندگان [English]

zahra mosleh ¹
Mahin Eshraghi ²
parviz kameli ¹

¹ Department of Physics, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

² Department of Physics, Payamenor University, Iran

چکیده [English]

In this study the effect of different polymers (PVA, PVP, PEG and EG) on the structural and magnetic properties of the cobalt ferrite with general formulae CoFe2O4 have been investigated. The structural, morphological and magnetic properties of the samples have been studied by X- ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), Field emission scanning electron microscopy (FE- SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). X-ray diffraction measurements along with Rietveld refinement confirmed the crystalline structure for all the ferrites prepared. The magnetic properties of samples indicated that maximum (71 emu/g) and minimum (50emu/g) amount of saturation magnetization was achieved for samples prepared using PEG and PVP, respectively. Moreover, maximum (1200 Oe) and minimum (904 Oe) amount of coercivity was achieved for samples prepared using PVA and PEG, Respectively. Our results indicate that it is possible to tune magnetic properties of ferrites by using different polymers during the preparation process.

کلیدواژه‌ها [English]

Cobalt ferrite
Polyvinyl alcohol
Polyvinyl pyrrolidone
Polyethylene glycol
Ethylene glycol
structural and magnetic properties

مراجع

[1] J.H. Koo, Polymer nanocomposites, Mc Graw-Hill Professional Pub., 2006.

[2] ر. رسولی، س ف. موسوی، تولید پوشش متخلخل از الیاف پلی وینیل پیرولیدون به روش الکتروریسی با اثر القای فارادی، مجلة پژوهش سیستم‌های بس‌ذره‌ای، 5، 10، (1394)، 42-37.

[2] R. Rasuli, S.F. Mousavi, Helical fiber synthesis using Faraday induction effect by electro-spinning, Journal of Research on Many-body Systems 5(2016) 37-42.

[3] B. Aslibeiki, M. Ehsani, F. Nasirzadeh, M. Mohammadi, The effect of interparticle interactions on spin glass and hyperthermia properties of Fe₃O₄ nanoparticles, Materials Research Express, 4 (2017) 1-34.

[4] S. Dürr, C. Janko, S. Lyer, P. Tripal, M. Schwarz, J. Zaloga, R. Tietze, C. Alexiou, Magnetic nanoparticles for cancer therapy, Nanotechnol. Rev 2 (2013) 395–409.

[5] A. Meidanchi, O. Akhavan, Superparamagnetic zinc ferrite spinel–graphene nanostructures for fast wastewater purification, Carbon, 69 (2014) 230-238.

[6] M. Eshraghi, P. Kameli, Magnetic properties of CoFe₂O₄ nanoparticles prepared by thermal treatment of ball-milled precursors, Current Applied Physics, 11 (2011) 476-481.

[7] M. Rahimi, M. Eshraghi, P. Kameli, Structural and magnetic characterizations of Cd substituted nickel ferrite nanoparticles, Ceramics International, 40 (2014)
15569-15575.

[8] S. Shafiu, R. Topkaya, A. Baykal, M.S. Toprak, Facile synthesis of PVA–MnFe₂O₄ nanocomposite: its magnetic investigation, Materials Research Bulletin, 48 (2013) 4066-4071.

[9] Ruhollah Talebi, Mahdi Nasiri, Saman Rahnamaeiyan, Synthesis, characterization and optical properties of lanthanum doped zinc ferrite nanoparticles prepared by sol–gel method, J. Mater Sci: Mater Electron

27 (2016) 1500–1506.

[10] Antonino Rizzuti, Michele Dassisti, Piero Mastrorilli, Maria C. Sportelli, Nicola Cioffi, Rosaria A. Picca, Elisabetta Agostinelli, Gaspare Varvaro, Rocco Caliandro, Shape-control by microwave-assisted hydrothermal method for the synthesis of magnetite nanoparticles using organic additives, J Nanopart Res (2015) 17:408.

[11] و. حدادی اصل، ن. مکرم دری، ر. ایمانی، کاربرد پلیمرها در پزشکی: زیست سازگاری پلیمر‌ها و پلیمرهای زیست سازگار، انتشارات شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، 1387.

[12] M. Sivakumar, S. Kanagesan, R.S. Babu, S. Jesurani, R. Velmurugan, C. Thirupathi, T. Kalaivani, Synthesis of CoFe₂O₄ powder via PVA assisted sol–gel process, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 23 (2012) 1045-1049.

[13] M.G. Naseri, E.B. Saion, S. Setayeshi, The effects and roles of PVP on the phase composition, morphology and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles prepared by thermal treatment method, Fibers and Polymers, 13(2012) 831-836.

[14] C.I. Covaliu, I. Jitaru, G. Paraschiv, E. Vasile, S.-Ş. Biriş, L. Diamandescu, V. Ionita, H. Iovu, Core–shell hybrid nanomaterials based on CoFe₂O₄ particles coated with PVP or PEG biopolymers for applications in biomedicine, Powder technology, 237 (2013) 415-426. .

[15] S. Esir, A. Baykal, H. Sözeri, Size Controlled Synthesis of CoFe₂O₄ Nanoparticles with Polyethylene Glycol J Supercond Nov Magn 27 (2014) 1309–1313

[16] P. Jing, J. Du, C. Jin, J. Wang, L. Pan, J. Li, Q. Liu, Improved coercivity and considerable saturation magnetization of cobalt ferrite (CoFe₂O₄) nanoribbons synthesized by electrospinning, Journal of materials science, 51 (2016) 885-892.

[17] F. Gözüak, Y. Köseoğlu, A. Baykal, H. Kavas, Synthesis and characterization of Co_xZn_1−xFe₂O₄ magnetic nanoparticles via a PEG-assisted route, Journal of magnetism and magnetic materials, 321 (2009)
2170-2177.

[18] E. Jaberolansar, P. Kameli, H. Ahmadvand, H. Salamati, Synthesis and characterization of PVP-coated Co_0.3Zn_0.7Fe₂O₄ ferrite nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 404 (2016) 21-28.

[19] Z. Mosleh, P. Kameli, A. Poorbaferani, M. Ranjbar, H. Salamati, Structural, magnetic and microwave absorption properties of Ce-doped barium hexaferrite, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 397 (2016) 101-107.

[20] M. Rahimi, P. Kameli, M. Ranjbar, H. Hajihashemi, H. Salamati, The effect of zinc doping on the structural and magnetic properties of Ni_1−xZn_xFe₂O₄, Journal of Materials Science, 48 (2013) 2969-2976.

[21] M. Jalalian, S. Mirkazemi, S. Alamolhoda, The effect of poly vinyl alcohol (PVA) surfactant on phase formation and magnetic properties of hydrothermally synthesized CoFe₂O₄ nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 419 (2016) 363-367.

[22] R. Topkaya, U. Kurtan, A. Baykal, M.S. Toprak,Polyvinylpyrrolidone (PVP)/MnFe₂O₄ nanocomposite: sol–gel autocombustion synthesis and its magnetic characterization, Ceramics International, 39 (2013) 5651-5658.

[23] S. Karimi, P. Kameli, H. Ahmadvand, H. Salamati, Effects of Zn-Cr-substitution on the structural and magnetic properties of Ni_1−xZn_xFe_2−xCr_xO₄ ferrites, Ceramics International, 42 (2016) 16948- 16955.