Tác động của sự thay thế Mn đến sự tiến hóa của các đặc tính cấu trúc, quang học và từ tính của ferrite natri-cobalt cho các ứng dụng quang-từ

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - Tập 31 - Trang 6224-6232 - 2020
Amany M. ElNahrawy1, A. M. Mansour1, Hoda A. ElAttar2, Elham M. M. Sakr2, Aisha A. Soliman2, Ali B. Abou Hammad1
1Solid State Physics Department, Physics Research Division, National Research Centre, Giza, Egypt
2Department of Solid State Physics, Faculty of Women for Arts, Science and Education, Ain Shams University, Cairo, Egypt

Tóm tắt

Các hạt nano ferrite oxit kim loại hỗn hợp với thành phần Na0.5MnxCo(0.5−x)Fe2O4 (trong đó x = 0.0, 0.1, 0.3 và 0.5) đã được tổng hợp thành công thông qua phương pháp tự đốt cháy sol-gel citrate đã được biết đến. Phương pháp nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử truyền qua, kính hiển vi điện tử quét, và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier đã được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc vi mô và sự hình thành của các hợp chất. Phản xạ khuếch tán đã được sử dụng để điều tra các tính chất quang học và ước lượng loại và giá trị của khoảng cách băng quang học. Phân tích từ tính được thực hiện bằng cách sử dụng một kính đo từ trường mẫu rung. Kết quả cho thấy kích thước tinh thể trung bình tăng lên với sự gia tăng hàm lượng mangan (Mn). Sự hình thành cấu trúc spinel của Na-CFO được dop mangan đã được xác nhận bằng phổ FTIR. Khoảng cách băng quang học trực tiếp được quan sát thông qua tính toán hàm Kubelka-Munk của ánh sáng phản xạ khuếch tán. Từ độ bão hòa giảm khi bổ sung các cation Mn.

Từ khóa

#ferrite oxit kim loại hỗn hợp #nanoparticles #quang học #từ tính #cấu trúc spinel #khoảng cách băng quang học

Tài liệu tham khảo

L.H. Reddy, J.L. Arias, J. Nicolas, P. Couvreur, Chem. Rev. 112, 5818 (2012) C. Fernandes, C. Pereira, M.P. Fernández-García, A.M. Pereira, A. Guedes, R. Fernández-Pacheco, A. Ibarra, M.R. Ibarra, J.P. Araújo, C. Freire, J. Mater. Chem. C 2, 5818 (2014) I. Ali, Chem. Rev. 112, 5073 (2012) F. Hu, Y.S. Zhao, Nanoscale 4, 6235 (2012) J. Gass, H. Srikanth, N. Kislov, S.S. Srinivasan, Y. Emirov, J. Appl. Phys. 2008, 103 (2008) D. Zhang, C. Zhou, Z. Sun, L.Z. Wu, C.H. Tung, T. Zhang, Nanoscale 4, 6244 (2012) W. Wang, S.P. Gumfekar, Q. Jiao, B. Zhao, J. Mater. Chem. C 1, 2851 (2013) O. Vozniuk, T. Tabanelli, N. Tanchoux, J.M.M. Millet, S. Albonetti, F. Di Renzo, F. Cavani, Catalysts 8, 332 (2018) E. McCalla, C.M. Lowartz, C.R. Brown, J.R. Dahn, Chem. Mater. 25, 912 (2013) I. Sharifi, H. Shokrollahi, S. Amiri, J. Magn. Magn. Mater. 324, 903 (2012) S. Amiri, H. Shokrollahi, Mater. Sci. Eng. C 33, 1 (2013) J. Mohapatra, A. Mitra, D. Bahadur, M. Aslam, CrystEngComm 15, 524 (2013) A.J. Rondinone, A.C.S. Samia, Z. John Zhang, J. Phys. Chem. B 104, 7919 (2000) S. Sun, H. Zeng, D.B. Robinson, S. Raoux, P.M. Rice, S.X. Wang, G. Li, JACS 4, 126 (2004) J.T. Jang, H. Nah, J.H. Lee, S.H. Moon, M.G. Kim, J. Cheon, Angew. Chemie 48, 1234 (2009) I.H. Gul, W. Ahmed, A. Maqsood, J. Magn. Magn. Mater. 320, 270 (2008) A.M. El Nahrawy, A.B.A. Hammad, A.M. Youssef, A.M. Mansour, A.M. Othman, Appl. Phys. A 125, 46 (2019) A.M. El Nahrawy, A.M. Mansour, A.B. Abou Hammad, A.R. Wassel, Mater. Res. Express. 6, 016404 (2019) A.M. El Nahrawy, A.A. Soliman, E.M.M. Sakr, H.A. El Attar, J. Ovonic Res. 14, 193 (2018) B.A. Hemdan, A.M. El Nahrawy, A.M. Mansour, A.B.A. Hammad, Environ. Sci. Pollut. Res. 26, 9508 (2019) A.M. El-Nahrawy, A.I. Ali, A.B. Abou Hammad, A.M. Youssef, Int. J. Biol. Macromol. 93, 267 (2016) C.Y. Tsay, Y.C. Chiu, C.M. Lei, Materials (Basel). 11, 2274 (2018) P. Hu, H.B. Yang, D.A. Pan, H. Wang, J.J. Tian, S.G. Zhang, X.F. Wang, A.A. Volinsky, J. Magn. Magn. Mater. 322, 173 (2010) S.A.V. Prasad, M. Deepty, P.N. Ramesh, G. Prasad, K. Srinivasarao, C. Srinivas, K. Vijaya Babu, E. Ranjith Kumar, N. Krisha Mohan, D.L. Sastry, Ceram. Int. 44, 10517 (2018) M. Deepty, C. Srinivas, K. Vijaya Babu, E. Ranjith Kumar, S. Singh Meena, C.L. Prajapat, N. Krisha Mohan, D.L. Sastry, J. Magn. Magn. Mater. 466, 60 (2018) E. Ranjith Kumar, R. Jayaprakash, M.S. Seehra, T. Prakash, S. Kumar, J. Phys. Chem. Solids 74, 943 (2013) M.A. Almessiere, Y. Slimani, M. Sertkol, M. Nawaz, A. Sadaqat, A. Baykal, I. Ercan, B. Ozçelik, Nanomaterials 9, 3 (2019) M.H. Abdellatif, G.M. El-Komy, A.A. Azab, J. Magn. Magn. Mater. 442, 445 (2017) R. Ali, M. Azhar Khan, A. Manzoor, M. Shahid, M. Farooq Warsi, J. Magn. Magn. Mater. 441, 578 (2017) A.M. Youssef, A.M. El-Nahrawy, A.B. Abou Hammad, Int. J. Biol. Macromol. 97, 561 (2017) H.S. Mund, B.L. Ahuja, Mater. Res. Bull. 85, 228 (2017) A. Baykal, S. Esir, A. Demir, S. Güner, Ceram. Int. 41, 231 (2015) A. Baykal, N. Kasapoǧlu, Y. Köseoǧlu, M.S. Toprak, H. Bayrakdar, J. Alloys Compd. 464, 514 (2008) K. Kumar, A. Loganathan, Mater. Chem. Phys. 214, 229 (2018) A.M. Mansour, Silicon 11, 1 (2018) A.A.M.A.M.M. Farag, W.G.G. Osiris, A.H.H. Ammar, A.M.M. Mansour, Synth. Met. 175, 81 (2013) P. Komulainen, in Biermann’s Handb. Pulp Pap. (Elsevier, 2016), pp. 1–60. R. Rajesh Kanna, N. Lenin, K. Sakthipandi, M. Sivabharathy, Ceram. Int. 43, 15868 (2017) S. Husain, L.A. Alkhtaby, E. Giorgetti, A. Zoppi, M. Muniz Miranda, J. Lumin. 145, 132 (2014) H. B. Ruan, L. Fang, D. C. Li, M. Saleem, G. P. Qin, C. Y. Kong, in Thin Solid Films (2011), pp. 5078–5081. M. Amin, U. Manzoor, M. Islam, A.S. Bhatti, N.A. Shah, Sensors (Switzerland) 12, 13842 (2012) B. Babukutty, N. Kalarikkal, S.S. Nair, Mater. Res. Express 4, 035906 (2017) F. Rubio-Marcos, A. Quesada, M.A. García, M.A. Bañares, J.L.G. Fierro, M.S. Martín-Gonzalez, J.L. Costa-Krämer, J.F. Fernández, J. Solid State Chem. 182, 1211 (2009) M. Z. Ahsan, Study on Effects of Mn Substitution in Cobalt Ferrite (n.d.). Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Doǧan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morko̧, J. Appl. Phys. 98, 1 (2005). P.A. Rodnyi, I.V. Khodyuk, Opt. Spectrosc. (English Transl. Opt. i Spektrosk. 111, 776 (2011) M. Peiteado, S. Sturm, A.C. Caballero, D. Makovec, Acta Mater. 56, 4028 (2008) D.P. Joseph, C. Venkateswaran, J. Atom. Mol. Opt. Phys. 2011, 1 (2011) L. Schmidt-Mende, J.L. MacManus-Driscoll, Mater. Today 10, 40 (2007) S. Guo, Z. Du, S. Dai, Phys. Status Solidi Basic Res. 246, 2329 (2009) D.P. Dubal, D.S. Dhawale, R.R. Salunkhe, S.M. Pawar, C.D. Lokhande, Appl. Surf. Sci. 256, 4411 (2010) S. Sharma, P. Ramesh, P. Swaminathan, J. Electron. Mater. 44, 4710 (2015) S. Hajarpour, A. Honarbakhsh Raouf, K. Gheisari, J. Magn. Magn. Mater. 363, 21 (2014) M. Zawrah, M. El-Okr, A. Ashery, A. A. H.-M. E. J. Appl. 2016 (n.d.). A.B. Abou Hammad, M.E. Abd El-Aziz, M.S. Hasanin, S. Kamel, Carbohydr. Polym. 216, 54 (2019) R. Tholkappiyan, K. Vishista, Mater. Sci. Semicond. Process. 40, 631 (2015) P. Samoila, L. Sacarescu, A.I. Borhan, D. Timpu, M. Grigoras, N. Lupu, M. Zaltariov, V. Harabagiu, J. Magn. Magn. Mater. 378, 92 (2015) C. Murugesan, G. Chandrasekaran, RSC Adv. 5, 73714 (2015) R. Tholkappiyan, K. Vishista, Appl. Surf. Sci. 351, 1016 (2015) K.K. Kefeni, T.A.M. Msagati, B.B. Mamba, Mater. Sci. Eng. B 215, 37 (2017)