تهيه ي نانو پودرهاي هسته -پوسته ي اكسيدهاي آهن - رويFe3O4- ZnO) ) و بررسي ويژگي هاي نوري و مغناطيسي آن

Preparation of Fe3O4-ZnO core - shell nanopowders and comparison of their magnetic and optical Properties

در اين پژوهش نخست با استفاده از اتيلن گليكول و نيترات آهن، نانو ذرات مگنتيت (Fe3O4)به روش سل- ژل تهيه و سپس با سيترات سديم در اتمسفر آرگون بهينه سازي شد. نانو ذرات اكسيد روي نيز به روش هم رسوبي با كربنات آمونيوم و استات روي تهيه و در دماي oC350 و به مدت 3 ساعت برشته شد. سرانجام باداشتن نانوذرات Fe3O4 و ZnO اصلاح شده، سامانه هسته- پوسته ZnO-4 Fe3Oتهيه شد. ويژگي هاي ساختاري و ميانگين اندازه ي بلورك هاي پودرهاي تهيه شده با پراش سنجي پرتو X مورد بررسي قرار گرفت. ريخت شناسي و اندازه ي ميانگين ذرات با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) و تراگسيلي (TEM) تعيين و تفسير شدند. بررسي بيناب سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) نشان از تشكيل پيوندهاي آلي و معدني در نمونه ها دارد به اين صورت كه ستيغ موجود درcm-181/443 به نوسانات پيوندهايZn-O و ستيغ واقع در cm-120/540 به ارتعاشات پيوندFe-O وابسته است. براي تعيين طول موج بيشينه جذب، از بيناب سنجي ديدگاني- فرابنفش (UV-Vis) بهره گيري شد. نتايج نشان مي دهد كه مقدار طول موج بيشينه ي جذب نانوپودرهاي هسته- پوسته در مقايسه با نانوذرات خالص اكسيد روي افزايش يافته است. ويژگي هاي مغناطيسي نمونه هاي پودري با اندازه گيري تغييرات مغناطش بر حسب ميدان مغناطيسي با استفاده از يك مغناطش سنج لرزه اي VSM)) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي دهد كه نانوذرات مگنتيت ابرپارامغناطيس هستند. از سويي در نمونه ي هسته- پوسته، با افزايش نسبت مولي اكسيد روي به مگنتيت، مقدار ميدان وادارندگي تغييرات چنداني نداشته است.

In this study, at first the magnetite (Fe3O4) nano particles were prepared by sol-gel method under inert atmosphere using ferric nitrate (Fe (NO3)3.9H2O) and ethylene glycol (C2H6O2) as precursors. In the next stage, magnetite nanoparticles were modified by Sodium citrate under Ar atmosphere. Also zinc oxaid (ZnO) nanoparticles were provided via co-precipitation route and heat treatment using ammonium carbonate and zinc acetate as precursors. The precursor was dried and then calcined at 350oC. Finally with the ZnO and modified Fe3O4 nanoparticles, core–shell system was produced. X-ray diffraction pattern (XRD) considered structure characteristic and the size of crystallites. Morphology and the average size of particles were determined by SEM and TEM electron microscope. The UV absorption spectra show that absorption wavelength value for Fe3O4/ZnO core-shell is increased in comparison with ZnO pure nanoparticles. FT-IR Spectra indicated the characteristic absorption of Zn–O bond is at 443/81 cm-1 and Fe–O bond is at 540/20 m-1. Variation of magnetization of samples with respect to the external field was investigated by Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Investigation shows that Fe3O4 nanoparticles are super paramagnetic but Fe3O4/ZnO core-shell nanopowders are ferromagnetic. On the other hand, in core-shell system, the amount of remanence or coercivity field have not had a considerable changes with increasing in molar ratio of ZnO to magnetite.