بررسي تشكيل فازها ، خواص مغناطيسي و ريزساختار نانوذرات نيكل فريت سنتز شده با سل- ژل خود احتراقي

Evaluating Phase Constituents, Magnetic Properties and Microstructure of Nickel Ferrite Nanoparticles Synthesized by Sol-Gel Auto-Combustion

در اين پژوهش نانوذرات نيكل فريت به روش سل –ژل خوداحتراقي سنتز شدند و تأثير دماي كلسيناسيون بر تشكيل فازها، خواص مغناطيسي و ريزساختار نانوذرات نيكل فريت سنتز شده با استفاده از پراش پرتو ايكس، مغناطومتر نمونه ارتعاشي و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. همچنين برروي نتايج پراش پرتو ايكس آناليز كمي صورت گرفت. بررسي‌هاي ريزساختاري و محاسبه اندازه بلورك‌ها تشكيل نانوذرات را نشان داد. الگوهاي پراش پرتو ايكس نشان داد كه محصول احتراق شامل نيكل فريت، هماتيت، NiO، FeNi3 است. با انجام كلسيناسيون، FeNi3 حذف شد و مقدار NiO و هماتيت با تغيير دماي كلسيناسيون تغيير كرد. مغناطش اشباع با كلسيناسيون در دماي 600 درجه سانتي‌گراد از emu/g37 به emu/g30 كاهش يافت كه به‌دليل تجزيه فاز مغناطيسي FeNi3 و افزايش مقدار فاز آنتي‌فرومغناطيسي هماتيت است. ميدان پسماندزدا نيز افزايش پيدا كرد كه مي‌تواند به‌دليل افزايش نسبي مقدار فاز نيكل فريت و حذف فاز FeNi3 باشد. مقدار مغناطش اشباع در نمونه كلسينه شده در دماي 1000 درجه سانتي‌گراد به‌دليل واكنش بين هماتيت و اكسيد نيكل و افزايش درصد نيكل فريت به مقدار emu/g43 افزايش يافت و نيروي پسماندزداي مغناطيسي تا Oe127 كاهش يافت كه مي‌تواند به‌دليل افزايش اندازه ذرات و ايجاد ذرات مغناطيسي چند سامان باشد.

In this research, nickel ferrite nanoparticles were synthesized by sol-gel auto-combustion route, and the effect of calcination temperature on phase constituents, magnetic properties and microstructure of the synthesized nanoparticles was evaluated using X-ray Diffraction (XRD), Vibrating Sample Magnetometer (VSM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). XRD results were submitted to quantitative analysis. Microstructural studies and crystallite size calculations showed formation of nanoparticles. XRD results showed that the combustion product consisted of NiFe2O4, α-Fe2O3, NiO, and FeNi3 phases. FeNi3 was eliminated by calcination, and the amounts of NiO and α-Fe2O3 were modvlated by changing in calcination temperature. Saturation magnetization changed from 37emu/g in combustion product to 30emu/g by calcination at 600°C, due to decomposition of FeNi3 magnetic phase and formation of higher amount of antiferromagnetic hematite phase. Also, the coercivity values increased, that could be due to increasing the amount of nickel ferrite phase and eliminating FeNi3 phase. Saturation magnetization reached to 43emu/g in calcinated sample at 1000°C due to the reaction between hematite and NiO phases that led to formation of higher amount of nickel ferrite to 43emu/g. Coercivity value dropped out to 127Oe by calcination at 1000°C, the reason of which could be incresing of particle size and formation of multi domain magnetic particles.