Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất cấu trúc, từ tính và điện môi của Mn0.5Zn0.5GdxFe2−xO4 (x = 0, 0.025, 0.050, 0.075 và 0.1)
Tóm tắt
Trong bài báo này, ảnh hưởng của Gd3+ được nghiên cứu trên các tính chất cấu trúc, từ tính và điện môi của các hạt nano Mn0.5Zn0.5GdxFe2−xO4 (x = 0, 0.025, 0.050, 0.075 và 0.1) được chuẩn bị bằng phương pháp đồng kết tủa dễ dàng. Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X (XRD) xác nhận pha spinel lập phương đơn giản cho tất cả các mẫu và cho thấy rằng tham số lưới (aexp) đã tăng từ 8.414 đến 8.446 Å với sự thay thế của các ion Gd3+ do bán kính ion của chúng lớn hơn so với các ion Fe3+ bị thay thế. Hình dạng và kích thước của các hạt nano phát triển đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và phát hiện rằng kích thước hạt đã giảm từ 31.06 xuống 21.12 nm cho x = 0–0.1. Các tính chất từ tính cho thấy rằng độ từ hóa tối đa giảm từ 39.21 xuống 23.59 emu/g, và nhiệt độ Curie giảm từ 192 xuống 176 °C khi x tăng từ 0 đến 0.1 do sự yếu đi của tương tác siêu trao đổi. Các tham số điện môi như hằng số điện môi (ε′ và ε″), tổn thất điện môi (tanδ), điện dẫn AC (σac), và điện trở (Z′ và Z″) theo tần số và thành phần đã được phân tích và thảo luận. Các giá trị ε′, ε″, σac và tanδ giảm với sự thay thế Gd, điều này được giải thích dựa trên lý thuyết Maxwell-Wagner và cơ chế nhảy của electron giữa các ion Fe3+ và Fe2+ tại các vị trí octahedral. Các biểu đồ Nyquist cho tất cả các thành phần phát triển cho thấy một cung tròn bán kính đơn lẻ, điều này cho thấy ảnh hưởng chiếm ưu thế của các biên hạt.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Deepty M, Srinivas C, Vijaya Babu K, et al. Structural and electron spin resonance spectroscopic studies of MnxZn1−xFe2O4 (x = 0.5, 0.6, 0.7) nanoferrites synthesized by sol-gel auto combustion method. J Magn Magn Mater 2018, 466: 60–68.
Thakur P, Sharma R, Kumar M, et al. Superparamagnetic La doped Mn-Zn nano ferrites: Dependence on dopant content and crystallite size. Mater Res Express 2016, 3: 075001.
Phor L, Kumar V. Structural, magnetic and dielectric properties of lanthanum substituted Mn0.5Zn0.5Fe2O4. Ceram Int 2019, 45: 22972–22980.
Brusentsova TN, Kuznetsov VD. Synthesis and investigation of magnetic properties of substituted ferrite nanoparticles of spinel system Mn1−xZnx[Fe2−yLy]O4. J Magn Magn Mater 2007, 311: 22–25.
Li ML, Fang HY, Li HL, et al. Synthesis and characterization of MnZn ferrite nanoparticles with improved saturation magnetization. J Supercond Nov Magn 2017, 30: 2275–2281.
Yoo D, Lee JH, Shin TH, et al. Theranostic magnetic nanoparticles. Acc Chem Res 2011, 44: 863–874.
Pankhurst QA, Connolly J, Jones SK, et al. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J Phys D: Appl Phys 2003, 36: R167–R181.
Lian WL, Xuan YM, Li Q. Design method of automatic energy transport devices based on the thermomagnetic effect of magnetic fluids. Int J Heat Mass Tran 2009, 52: 5451–5458.
Li Q, Lian WL, Sun H, et al. Investigation on operational characteristics of a miniature automatic cooling device. Int J Heat Mass Tran 2008, 51: 5033–5039.
Phor L, Kumar V. Self-cooling device based on thermomagnetic effect of MnxZn1−xFe2O4 (x = 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7)/ferrofluid. J Mater Sci: Mater Electron 2019, 30: 9322–9333.
Shokrollahi H, Janghorban K. Influence of additives on the magnetic properties, microstructure and densification of Mn-Zn soft ferrites. Mat Sci Eng B 2007, 141: 91–107.
Cullity BD. Introduction to Magnetic Materials. Addison-Wesley Publishing Co. Inc., 1972: 179.
Rezlescu N, Rezlescu E, Popa P, et al. Effects of rare-earth oxides on physical properties of Li-Zn ferrite. J Alloys Compd 1998, 275–277: 657–659.
Cullity BD. Elements of X-ray Diffraction. Reading, MA, USA: Addison-Wesley, 1978.
Chahal S, Rani N, Kumar A, et al. UV-irradiated photocatalytic performance of yttrium doped ceria for hazardous Rose Bengal dye. Appl Surf Sci 2019, 493: 87–93.
Mohammed KA, Al-Rawas AD, Gismelseed AM, et al. Infrared and structural studies of Mg1−xZnxFe2O4 ferrites. Physica B 2012, 407: 795–804.
Islam R, Hakim MA, Rahman MO, et al. Study of the structural, magnetic and electrical properties of Gd-substituted Mn-Zn mixed ferrites. J Alloys Compd 2013, 559: 174–180.
Jiang J, Yang YM. Effect of Gd substitution on structural and magnetic properties of Zn-Cu-Cr ferrites prepared by novel rheological technique. Mater Sci Technol 2009, 25: 415–118.
Meng YY, Liu ZW, Dai HC, et al. Structure and magnetic properties of Mn(Zn)Fe2−xRExO4 ferrite nano-powders synthesized by co-precipitation and refluxing method. Powder Technol 2012, 229: 270–275.
Mazen SA, Abdallah MH, Sabrah BA, et al. The effect of titanium on some physical properties of CuFe2O4. Phys Stat Sol (a) 1992, 134: 263–271.
Groń T. Influence of vacancies and mixed valence on the transport processes in solid solutions with the spinel structure. Philos Mag B 1994, 70: 121–132.
Zaki HM, Al-Heniti SH, Elmosalami TA. Structural, magnetic and dielectric studies of copper substituted nano-crystalline spinel magnesium zinc ferrite. J Alloys Compd 2015, 633: 104–114.
Kumari N, Kumar V, Khasa S, et al. Chemical synthesis and magnetic investigations on Cr3+ substituted Zn-ferrite superparamagnetic nano-particles. Ceram Int 2015, 41: 1907–1911.
Thorat LM, Patil JY, Nadargi DY, et al. Co2+ substituted Mg-Cu-Zn ferrite: Evaluation of structural, magnetic, and electromagnetic properties. J Adv Ceram 2018, 7: 207–217.
Amiri S, Shokrollahi H. Magnetic and structural properties of RE doped Co-ferrite (RE = Nd, Eu, and Gd) nano-particles synthesized by co-precipitation. J Magn Magn Mater 2013, 345: 18–23.
Sattar AA, Samy AM, El-Ezza RS, et al. Effect of rare earth substitution on magnetic and electrical properties of Mn-Zn ferrites. Phys Stat Sol (a) 2002, 193: 86–93.
Gorter EW. Saturation magnetization and crystal chemistry of ferrimagnetic oxides. I. II. Theory of ferrimagnetism. Philips Res Rep 1954, 9: 295.
Stoner EC, Wohlfarth EP. A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys. Philos T Roy Soc A 1948, 240: 599–642.
Arcos D, Valenzuela R, Vázquez M, et al. Chemical homogeneity of nanocrystalline Zn-Mn spinel ferrites obtained by high-energy ball milling. J Solid State Chem 1998, 141: 10–16.
Cullity BD, Graham CD. Introduction to Magnetic Materials. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2008.
Xing QK, Peng ZJ, Wang CB, et al. Doping effect of Y3+ ions on the microstructural and electromagnetic properties of Mn-Zn ferrites. Physica B 2012, 407: 388–392.
Rana A, Thakur OP, Kumar V. Effect of Gd3+ substitution on dielectric properties of nano cobalt ferrite. Mater Lett 2011, 65: 3191–3192.
Wagner KW. Zur Theorie der unvollkommenen Dielektrika. Ann Phys 1913, 345: 817–855.
Koops CG. On the dispersion of resistivity and dielectric constant of some semiconductors at audiofrequencies. Phys Rev 1951, 83: 121.
Pradhan DK, Kumari S, Puli VS, et al. Correlation of dielectric, electrical and magnetic properties near the magnetic phase transition temperature of cobalt zinc ferrite. Phys Chem Chem Phys 2017, 19: 210–218.
Rezlescu N, Rezlescu E. Dielectric properties of copper containing ferrites. Phys Stat Sol (a) 1974, 23: 575–582.
Kumari N, Kumar V, Singh SK. Effect of Cr3+ substitution on properties of nano-ZnFe2O4. J Alloys Compd 2015, 622: 628–634.
Ali A, Grössinger R, Imran M, et al. Magnetic and high-frequency dielectric parameters of divalent ion-substituted W-type hexagonal ferrites. J Electron Mater46: 903–910.
Bhandare MR, Jamadar HV, Pathan AT, et al. Dielectric properties of Cu substituted Ni0.5−xZn0.3Mg0.2Fe2O4 ferrites. J Alloys Compd 2011, 509: L113–L118.
Jnaneshwara DM, Avadhani DN, Daruka Prasad B, et al. Effect of zinc substitution on the nanocobalt ferrite powders for nanoelectronic devices. J Alloys Compd 2014, 587: 50–58.
Kumari N, Kumar V, Singh SK. Synthesis, structural and dielectric properties of Cr3+ substituted Fe3O4 nanoparticles. Ceram Int 2014, 40: 12199–12205.
Chavan P, Naik LR, Belavi PB, et al. Studies on electrical and magnetic properties of Mg-substituted nickel ferrites. J Electron Mater 2017, 46: 188–198.
Bindu K, Ajith KM, Nagaraja HS. Electrical, dielectric and magnetic properties of Sn-doped hematite (α-SnxFe2−xO3) nanoplates synthesized by microwave-assisted method. J Alloys Compd 2018, 735: 847–854.