بررسي اثر آلايش همزمان روي - كروم بر ويژگي هاي ساختاري و مغناطيسي نانوذرات فريت كبالت

The Effect of Zn- Cr Substitution on the Structural and Magnetic Properties of Cobalt Ferrite Nanoparticles

در اين پژوهش، ويژگي هاي ساختاري و مغناطيسي فريت كبالت آلايش داده شده با روي و كروم (Zn وCr)، با فرمول شيميايي x= 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) Co1-xZnxFe2-xCrxO4)، كه به روش سل- ژل تهيه شده، مطالعه شده است. ويژگي هاي ساختاري، ريخت شناسي و مغناطيسي نمونه هاي تهيه شده با آناليز هاي مختلفي از جمله پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنج مادون قرمز (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و مغناطش سنج ارتعاشي (VSM) بررسي شد. نتايج پراش پرتو ايكس به همراه آناليز ريتولد نشان داد كه نمونه هاي تهيه شده تك فاز و داراي گروه فضايي Fd-3m هستند. نتايج ميكروسكوپ الكتروني نشان داد كه اندازه ذرات در محدوده نانومتري هستند. بررسي ويژگي هاي مغناطيسي نمونه ها نشان داد كه به ازاي آلايش x=0.1 مغناطش كاهش يافته و به كمترين ميزان خود مي رسد و سپس افزايش مي يابد. اين رفتار به توزيع كاتيون ها در جايگاه هاي چهار و هشت وجهي ساختار اسپينلي مربوط مي شود. ميدان وادارندگي نمونه ها نيز با آلايش به طرز چشمگيري كاهش يافت كه علت اصلي آن كاهش ناهمسانگردي مغناطوبلوري به دليل جايگزيني يون غيرمغناطيسي روي است.

In this investigation, the structural and magnetic properties of Cr and Zn substituted Co ferrite with the general formula Co1-xZnxFe2-xCrxO4 (x= 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) as prepared by sol- gel method were studied. The structural, morphological and magnetic properties of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), Scanning electron microscopy (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). XRD measurements along with the Rietveld refinement indicated that the prepared samples were single phase with the space group of Fd-3m. Results of SEM images also showed that the particles were in the nanosize range. Also, the magnetic properties of the samples indicated that the magnetization was first decreased, reaching the minimum value for x=0.1 sample; then it was increased. This behavior was related to the cation distribution at the tetrahedral and octahedral sites. Moreover, coercivity was significantly decreased with increasing the doping level due the decrease of magnetocrystalline anisotropy because of the nonmagnetic Zn ion substitution.