Синтез, структура и свойства Zn0,3Ni0,7–xCoxFe2O4 (x = 0–0,6) феррита

Дарья Петровна Шерстюк, Андрей Юрьевич Стариков, Владимир Евгеньевич Живулин, Дмитрий Анатольевич Жеребцов, Денис Александрович Винник

Аннотация


Ni-Zn ферриты со структурой шпинели уже на протяжении многих лет активно используют в качестве разнообразных компонент для радиочастотных устройств. Проведен анализ современной научной литературы в результате чего был определен легирующий элемент, который будет менять комплекс физико-химических свойств исходной матрицы Ni-Zn феррита. В работе представлены результаты исследования феррита с общей формулой Zn0,3Ni0,7-xCoxFe2O4, где x принимает значения от 0 до 0,6 с шагом 0,2. Помимо легирующего элемента на свойства исследуемых образцов влияет подбор метода получения материала, а также температурно-временной режим синтеза. Исследуемые образцы были получены методом твердофазного синтеза в трубчатой печи с карбидокремниевыми нагревателями при температуре спекания 1150 °С в течение 5 часов изотермической выдержки. Задача этого исследования состоит в том, чтобы получить новые составы никель-цинкового феррита с допированием кобальтом по уже известной технологии для более широкого концентрационного диапазона, а также в исследовании их свойств. Проведен анализ химического состава на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F, оборудованном рентгено-дисперсионным спектрометром Oxford INCA X-max 80 для определения фактической брутто-формулы спеченных образцов, результаты которого хорошо согласуются с теоретическими заданными формулами. В результате рентгенофазового анализа (Rigaku Ultima IV) установили, что все исследуемые образцы монофазные и обладают структурой шпинели с Fd-3m пространственной группой. Параметры элементарной ячейки монотонно возрастают при увеличении концентрации кобальта x(Co) (от 8,3643(4) Å до 8,3983(4) Å). В результате исследования кривых ДСК (Netzsch, STA 449 F1 Jupiter) выяснили, что частичное замещение ионов Ni и Zn ионами кобальта приводит к снижению температуры Кюри (от 341 °С до 419 °С). Так как детали из ферритов используют в различных температурных условиях, такое легирование дает возможность эффективно управлять диапазоном рабочих температур материала.


Ключевые слова


Ni-Zn-Co ферриты; никель-цинк-кобальтовые ферриты; оксидные материалы; магнитные материалы; температура Кюри; ДСК; дифференциальная сканирующая калориметрия

Полный текст:

PDF

Литература


Журавлев, Г.И. Химия и технология ферритов / Г.И. Журавлев. – Л.: Изд-во Химия, 1970. 192 с.

Ситидзе, Ю. Ферриты / Ю. Ситидзе, Х. Сато; пер. с яп. Л.М. Голдина, В.М. Багирова. – М.: МИР, 1964. – 407 с.

Смит, Я. Ферриты / Я. Смит, Х. Вейн; пер. с англ. Т.А. Елкина, А.В. Залесского, П.Н. Стеценко. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. – 504 с.

Spectral Studies of Co Substituted Ni–Zn Ferrites / M.A. Amer, A. Tawfik, A.G. Mostafa et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2011. – V. 323, is. 11. – P. 1445–1452. DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.12.036

Effect of Cation Distribution on the Magnetic and Hyperfine Behaviour of Nanocrystalline Co Doped Ni–Zn Ferrite (Ni0.4Zn0.4Co0.2Fe2O4) / M. Dalal, A. Mallick, A.S. Mahapatra et al. // Material Res. Bull. – 2016. – V. 76. – P. 389–401. DOI: 10.1016/j.materresbull.2015.12.028

Investigation of Structural, Magnetic and Mössbauer Properties of Co2+ And Cu2+ Substituted Ni–Zn Nanoferrites / Sarveena, G. Kumar, A. Kumar et al. // Ceram. Int. – 2016. – V. 42. – P. 4993–5000. DOI: 10.1016/j.ceramint.2015.12.012

Studies on Structural, Magnetic, and DC Electrical Resistivity Properties of Co0.5M0.37Cu0.13Fe2O4 (M = Ni, Zn and Mg) Ferrite Nanoparticle Systems / A. Ramakrishna, N. Murali, S.J. Margarette et al. // Adv. Powder Technol. – 2018. – V. 29. – P. 2601–2607. DOI: 10.1016/j.apt.2018.07.005

Houshiar, M. Effect of Cu Dopant On the Structural, Magnetic and Electrical Properties of Ni-Zn Ferrites / M. Houshiar, L. Jamilpanah // Material Res. Bull. – 2018. – V. 98. – P. 213–2181. DOI: 10.1016/j.materresbull.2017.10.024

Paramesh, D. Effect of Aluminium Substitution on the Electrical Properties of Ni-Zn Nanoferrites / D. Paramesh, K. Vijaya Kumar, P. Venkat Reddy // J. Magn. Magn. Mater. – 2017. – V. 444. – P. 371–377. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.08.037

Haslim, Mohd. Structural, Magnetic and Electrical Properties of Al3+ Substituted Ni–Zn Ferrite Nanoparticles / Mohd. Hashima, Alimuddina, Shalendra Kumar // J. Alloy Compd. – 2012. – V. 511. – P. 107–114. DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.08.096

Spin Glass Behavior in Zn0.8–Xnixcu0.2Fe2O4 (0 ≤ X ≤ 0.28) Ferrites / W. Yang, X. Kan, X. Liu et al. // Ceram. Int. – 2019. – V. 45, № 17, Part B. – P. 23328–23332. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.08.032

Structural and Magnetic Investigations: Study of Magnetocrystalline Anisotropy and Magnetic Behavior of 0.1% Cu2+ Substituted Ni–Zn Ferrite Nanoparticles / K.S. Ramakrishna, C. Srinivas, C.L. Prajapat et al. // Ceram. Int. – 2018. – V. 44, № 1. – P. 1193–1200. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.10.011

Houshiar, M. Effect of Cu Dopant on the Structural, Magnetic and Electrical Properties of Ni-Zn Ferrites / M. Houshiar, L. Jamilpanah // Mater. Res. Bull. – 2018. – V. 98. – P. 213–218. DOI: 10.1016/j.materresbull.2017.10.024

Effect of Chromium Substitution on the Dielectric Properties of Mixed Ni-Zn Ferrite Prepared by WOWS Sol–Gel Technique / M. Ashtar, A. Munir, M. Anis-ur-Rehman et al. // Mater. Res. Bull. – 2016. – V. 79. – P. 14–21. DOI: 10.1016/j.materresbull.2016.02.044

Gabal, M.A. Cr-Substituted Ni–Zn Ferrites Via Oxalate Decomposition. Structural, Electrical and Magnetic Properties / M.A. Gabal, Y.M. Al Angari, F.A. Al-Agel // J. Magn. Magn. Mater. – 2015. – V. 391. – P. 108–115. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.04.115

Structural and Electromagnetic Characterization of Cr-Substituted Ni–Zn Ferrites Synthesized Via Egg-White Route / M.A. Gabal, W.A. Bayoumy, A. Saeed et al. // J. Mol. Struct. – 2015. – V. 1097. – P. 45–51. DOI: 10.1016/j.molstruc.2015.04.032

Magnetic and Microwave Absorbing Properties of Co2+ Substituted Nickel–Zinc Ferrites with the Emphasis on Initial Permeability Studies / J.S. Ghodake, R.C. Kambale, T.J. Shinde et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2016. – V. 401. – P. 938–942. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.11.009

The Influence of Nd Substitution in Ni–Zn Ferrites for the Improved Microwave Absorption Properties / K. Qian, Z. Yao, H. Lin et al. // Ceram. Int. – 2020. – V. 46, № 1. – P. 227–235. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.08.255

Structural, Electrical and Magnetic Parameters Evaluation of Nanocrystalline Rare Earth Nd3+-Substituted Nickel-Zinc Spinel Ferrite Particles / H. Javed, F. Iqbal, P.O. Agboola et al. // Ceram. Int. – 2019. – V. 45, № 8. – P. 11125–11130. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.02.176

Structural, Magnetic, Optical Properties and Cation Distribution of Nanosized Ni0.3Cu0.3Zn0.4tmxfe2−Xo4 (0.0 ≤ X ≤ 0.10) Spinel Ferrites Synthesized by Ultrasound Irradiation / Y. Slimania, M.A. Almessiere, M. Sertkol et al. // Ultrasonics – Sonochemistry. – 2019. – V. 57. – P. 203–211. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2019.05.001

Tailoring The Properties of Ni-Zn-Co Ferrites by Gd3+ Substitution / M.D. Hossain, M.N.I. Khan, A. Nahar et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2020. – V. 497. – P. 165978. DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.165978

Rady, K.E. Improvement the Physical Properties of Nanocrystalline Ni-Zn Ferrite Using the Substitution by (Mg-Ti) Ions / K.E. Rady, R.A. Elsad // J. Magn. Magn. Mater. – 2020. – V. 498. – P. 166195. DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.166195

Synthesis, Structure and Properties of Barium and Barium Lead Hexaferrite / S.A. Gudkova, D.A. Vinnik, V.E. Zhivulin et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2019. – V. 401. – P. 101–104. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.11.114

Shannon, R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides / R.D. Shannon // Scta Cryst. – 1976. – P. 751–767

Van Horn, J.D. Electronic Table of Shannon Ionic Radii / J.D. Van Horn // Electronic Table. – 2001.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.