Выращивание монокристаллов феррита стронция из раствора

Д. А. Винник, Л. С. Машковцева, С. А. Гудкова, Д. А. Жеребцов

Аннотация


Представлены результаты эксперимента по получению гексаферрита стронция SrFe12O19 из раствора методом спонтанной кристаллизации на воздухе с применением резистивной печи с прецизионным ПИД регулятором. В качестве основных материалов были применены оксид железа Fe2O3 и карбонат стронция SrСO3. В качестве растворителя использован расплав карбоната натрия Na2CO3. В результате серии экспериментов получены черные непрозрачные гексагонально ограненные кристаллы размером 2–5 мм и порошки SrFe12O19.

Рентгенографическое исследование проводили в диапазоне углов 2θ от 10 до 90° со скоростью 1°/мин на порошковом рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV. Рентгенограммы полученных образцов монокристаллов совпадают с рентгенограммами гексаферрита бария из базы данных. По полученным дифрактограммам были рассчитаны параметры кристаллической решетки: а = 5,8832(4) Å, с = 23,0361(14) Å, V = 690,51(6) Å3. Эти данные согласуются с литературными источниками. Проведено рентгенографическое исследование закристаллизовавшегося раствора, по результатам которого установлены дополнительные фазы. Исследование полученных кристаллов при помощи электронного микроскопа Jeol JSM-7001F с энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным спектрометром Oxford INCA X-max 80 выявило равномерное распределение ионов железа и стронция. Картирование показало, что монокристаллы являются однофазными и содержат ионы кислорода, железа и стронция.


Ключевые слова


феррит стронция; монокристаллы; растворы; магнитные материалы

Полный текст:

PDF

Литература


Muller J., Collomb A. A New Representation of the Bipyramidal Site in the SrFe12O19 M-Type Hexagonal Ferrite Between 4.6 and 295 K. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1992, vol. 103, no. 1–2, pp. 194–203. DOI: 10.1016/0304-8853(92)90253-K

Rezlescu N., Doroftei C., Rezlescu E., Popa P.D. The Influence of Heat-Treatment on Microstructure and Magnetic Properties of Rare-Earth Substituted SrFe12O19. Journal of Alloys and Compounds, 2008, vol. 451, no. 1–2, pp. 492–496. DOI: 10.1016/j.jallcom.2007.04.102

Guo Z.-B., Ding W.-P., Zhong W., Zhang J.-R., Du Y.-W. Preparation and Magnetic Properties of SrFe12O19 Particles Prepared by the Salt-Melt Method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1997, vol. 175, pp. 333–336. DOI: 10.1016/S0304-8853(97)00206-0

Silva W.M.S., Ferreira N.S., Soares J.M., da Silva R.B., Macêdo M.A. Investigation of Structural and Magnetic Properties of Nanocrystalline MN-Doped SrFe12O19 Prepared by Proteic Sol-Gel Process. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 395, pp. 263–270. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.07.085

Sultanov R.A., Grigoryeva N.Yu., Kalinikos B.A. Dual Electronic Tunability of the Dispersion Characteristics of Electromagnetic-Spin Waves in High-Anisotropic Layered Multiferroic Structures. Technical Physics, 2014, vol. 59, no. 11, pp. 1689–1693. DOI: 10.1134/S1063784214110243

Luo H., Rai B.K., Mishra S.R., Nguyen V.V., Liu J.P. Physical and Magnetic Properties of Highly Aluminum Doped Strontium Ferrite Nanoparticles Prepared by Auto-Combustion Route. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2012, vol. 324, pp. 2602–2608. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.02.106

Kostishyn V.G., Panina L.V., Kozhitov, Timofeev A.V., Kovalev A.N. Synthesis and Multiferroic Properties of M-Type SrFe12O19 Hexaferrite Ceramics. Journal of Alloys and Compounds, 2015, vol. 645, pp. 297–300. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.05.024

Grigor'yeva N.Yu., Sultanov R.A., Kalinikos B.A. (Millimeter Wavelength Phase Shifter Based on Multiferroic Layered Structure Hexaferrite-Ferroelectric). Mikroelektronika SVCh [RF Microelectronics]. St. Petersburg, 2012, pp. 313–316. (in Russ.)

Grigor'yeva N.Yu., Sultanov R.A., Kalinikos B.A. [Managed Multiferroic Layered Structures for Micro- and Nanoelectronics Terahertz Frequency Range]. Mikroelektronika SVCh [RF Microelectronics]. St. Petersburg, 2012, pp. 72–74.

Yasukawa Y., Liu X., Morisako A. Observation of Magnetic/Electric Domains and Control of Electric Polarization by Magnetic Field in BiFeO3/SrFe12O19 Bilayers. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013, vol. 327, pp. 95–102. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.09.049

Wong Y.C., Wang J., Teh G.T. Structural and Magnetic Studies of SrFe12O19 by Sol-Gel Method. Procedia Engineering, 2014, vol. 76, pp. 45–52. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.09.246

Kostishyn V.G., Panina L.V., Timofeev А.V., Kozhitov L.V., Kovalev A.N., Zyuzin A.K. Dual Ferroic Properties of Hexagonal Ferrite Ceramics BaFe12O19 and SrFe12O19. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 400, pp. 327–332. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.09.011

Kang Y.-M., Park J.-B., Kang Y. J., Ahn K. Magnetic Properties of M-Type Sr Hexaferrite/Fe Bilayers. Thin Solid Films, 2015, vol. 594, pt. A, pp. 40–44. DOI: 10.1016/j.tsf.2015.10.009

Masoudpanah S.M., Ebrahimi S.A. Influence of Metal Precursor on the Synthesis and Magnetic Properties of Nanocrystalline SrFe12O19 Thin Films. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013, vol. 343, pp. 276–280. DOI: 10.1016/j.jmmm.2013.05.016

Arendt R.H. The Molten Salt Synthesis of Single Magnetic Domain BaFe12O19 and SrFe12O19 Crystals. Journal of Solid State Chemistry, 1973, vol. 8, no. 4, pp. 339–347. DOI: 10.1016/S0022-4596(73)80031-3

Gambino R.J., Leonhard F. Growth of Barium Ferrite Single Crystals. Journal of the American Ceramic Society, 1961, vol. 5, no. 44, pp. 221–224. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1961.tb15364.x

Rakshit S.K., Parida S.C., Dash S., Singh Z., Prasad R., Venugopal V. Thermochemical Studies on SrFe12O19(s). Materials Research Bulletin, 2005, vol. 40, no. 2, pp. 323–332. DOI: 10.1016/j.materresbull.2004.10.015

Rakshit S.K., Parida S.C., Dash S., Singh Z., Sen B.K., Venugopal V. Thermodynamic Studies on SrFe12O19(s), SrFe2O4(s), Sr2Fe2O5(s) and Sr3Fe2O6(s). Journal of Solid State Chemistry, 2007, no. 180, pp. 523–532. DOI: 10.1016/j.jssc.2006.11.012

Zi Z.F., Sun Y.P., Zhu X.B., Yang Z.R., Dai J.M., Song W.H. Structural and Magnetic Properties of SrFe12O19 Hexaferrite Synthesized by a Modi¬fied Chemical Co-Precipitation Method. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2008, vol. 320, pp. 2746–2751. DOI: 10.1016/j.jmmm.2008.06.009

Sánchez-De Jesús F., Bolarín-Miró A.M., Cortés-Escobedo C.A., Valenzuela R., Ammar S. Mechanosynthesis, Crystal Structure and Magnetic Characterization of M-Type SrFe12O19. Ceramics International, 2014, vol. 40, no. 3, pp. 4033–4038. DOI: 10.1016/j.ceramint.2013.08.056

Lampen-Kelley P., Kamzin A.S., Romachevsky K.E., Hue D.T.M., Chinh H.D., Srikanth H., Phan M.H. Mössbauer Spectroscopy Studies of Phase Evolution in SrFe12O19/La0.5Ca0.5MnO3 composites. Journal of Alloys and Compounds, 2015, vol. 636, pp. 323–328. DOI:10.1016/j.jallcom.2015.02.172

Menushenkov V.P., Shubakov V.P., KudasovD.Yu. [Structure and Magnetic Properties of SrFe12O19 Hexaferrite Prepared from Submicron-Sized Powders]. Metal. Brno, Czech Republic, 2013.

Hu Y.-B., Tu X.-Q., Guo C., Long P. Preparation and Magnetic Properties of SrFe12O19 Ferrites Suitable for Use in Self-Biased LTCC Circulators. Chinese Physics Letters, 2015, vol. 1, no. 32, 017502. DOI: 10.1088/0256-307X/32/1/017502

Menushenkov V.P., Shubakov V.P., Ketov S., Ribin P. [Strontium Ferrite Permanent Magnets Prepared from Submicron-Sized SrFe12O19 Powders]. Metal. Brno, Czech Republic, 2011.

Vinnik D.A., Mashkovtseva L.S., Zherebtsov D.A. Growing Doped Barium Ferrite Single Crystals Using the Flux Method. Doklady Physical Chemistry, 2013, vol. 449, no. 1, pp. 39–40. DOI: 10.1134/S0012501613030044

Vinnik D.A. (Resistive Furnace for Single Crystals Growth). Butlerov Communications, 2014, vol. 39, no. 9, pp. 153–154. (in Russ.)

Adelskold V. X-ray Studies on Magneto-Plumbite, PbO • 6 Fe2O3, and Other Substances Resembling “Beta-Alumina”, Na2O • 11 Al2O3. Arkiv för Kemi, Mineralogi och Geologi, ser. A-12, no. 29, pp. 1–9.

Bertaut F., Delapalme A., Bassi G. Structure magnétique de -FeNaO2. Raffinement des paramètres atomiques. Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences, 1963, t. 257, part 1, pp. 421–424.

Beretka J., Brown T. Studies on the Reaction Between Calcium Carbonate and Iron (III) Oxide in a Vacuum. Australian Journal of Chemistry, 1971, vol. 24, no. 9, pp. 1957–1961. DOI: 10.1071/CH9711957




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met160205

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share