Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu tác động của quy trình tổng hợp đối với vi cấu trúc, khuyết tật và từ tính của gốm vật liệu đa ferro CuFeO2
Tóm tắt
Trong công trình này, vật liệu đa ferro CuFeO2 (CFO) được chế tạo bằng phản ứng trạng thái rắn với quy trình tổng hợp khác nhau. Các ảnh hưởng của quy trình tổng hợp lên vi cấu trúc, sự tiến hóa của các khuyết tật và tính chất từ tính của gốm CFO được nghiên cứu chi tiết. Cấu trúc pha và hình thái của gốm CFO phụ thuộc vào quy trình tổng hợp được chỉ ra bởi các kết quả nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét, tương ứng. Các phép đo quang phổ electron tia X cho thấy các ion Cu2+ không tinh khiết có mặt trong tất cả các mẫu CFO. Kỹ thuật hủy positron được áp dụng để phát hiện khuyết tật và mật độ electron của các bẫy positron. Kết quả cho thấy các khuyết tật khoảng trống có mặt trong tất cả các mẫu và kích thước trung bình của các khuyết tật và hình dạng của các khuyết tật thể tích tăng đáng kể khi nhiệt độ nung tăng, trong khi nồng độ và phân phối của mật độ electron của các bẫy positron vẫn không thay đổi. Kết quả điển hình cho thấy thời gian sống τ2 tăng từ 0,399 đến 0,559 ns và mật độ I2 giảm từ 25,1 đến 8,2% cho các mẫu được nung ở 950 và 1100 °C, tương ứng. Các phép đo từ tính cho thấy tính ổn định của pha từ tính antiparare bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nung nhưng không bị ảnh hưởng bởi thời gian nung. Nghiên cứu cho thấy rằng tính ổn định của pha từ tính antiparare chủ yếu liên quan đến cấu trúc mạng tinh thể, trạng thái hóa trị của nguyên tố và sự tiến hóa của các khuyết tật khoảng trống trong các mẫu dưới các quy trình tổng hợp khác nhau.
Từ khóa
#CuFeO2 #vật liệu đa ferro #vi cấu trúc #khuyết tật #từ tính #tối ưu hóa quy trình tổng hợpTài liệu tham khảo
S.K. Mandal, S. Singh, R. Debnath, A. Nath, P. Dey, Magnetoelectric coupling, dielectric and electrical properties of xLa0.7Sr0.3MnO3-(1 − x)Pb(Zr0.58Ti0.42)O3 (x = 0.05 and 0.1) multiferroic nanocomposites. J. Alloy. Compd. 720, 550–561 (2017)
Y. Tokura, S. Seki, Multiferroics with spiral spin orders. Adv. Mater. 22, 1554–1565 (2010)
F. Ansari, A. Sobhani, M.S. Niasari, Simple sol-gel synthesis and characterization of new CoTiO3/CoFe2O4 nanocomposite by using liquid glucose, maltose and starch as fuel, capping and reducing agents. J. Colloid Interface Sci. 514, 723–732 (2017)
F. Ansari, A. Sobhani, M.S. Niasari, Facile synthesis, characterization and magnetic property of CuFe12O19 nanostructures via a sol–gel auto-combustion process. J. Magn. Magn. Mater. 401, 362–369 (2016)
S. Dash, R.N.P. Choudhary, P.R. Das, A. Kumar, Effect of KNbO3 modification on structural, electrical and magnetic properties of BiFeO3. Appl. Phys. A Mater. 118, 1023–1031 (2015)
S.K. Pradhan, S.N. Das, S. Bhuyan, C. Behera, R. Padhee, R.N.P. Choudhary, Structural, dielectric and impedance characteristics of lanthanum-modified BiFeO3–PbTiO3 electronic system. Appl. Phys. A Mater. 122, 604-1–604-9 (2016)
X.Q. Qiu, M. Liu, K. Sunada, M. Miyauchi, K. Hashimoto, A facile one-step hydrothermal synthesis of rhombohedral CuFeO2 crystals with antivirus property. Chem. Commun. 48, 7365–7367 (2012)
Y.J. Jang, Y.B. Park, H.E. Kim, Y.H. Choi, S.H. Choi, J.S. Lee, Oxygen-Intercalated CuFeO2 photocathode fabricated by hybrid microwave annealing for efficient solar hydrogen production. Chem. Mater. 28, 6054–6061 (2016)
M.Q. Cai, Y.Z. Zhu, Z.S. Wei, J.Q. Hu, S.D. Pan, R.Y. Xiao, C.Y. Dong, M.C. Jin, Rapid decolorization of dye orange G by microwave enhanced fenton-like reaction with delafossite-type CuFeO2. Sci. Total Environ. 580, 966–973 (2017)
A. Pabst, Notes on the structure of delafossite. Am. Mineral. 31, 539–546 (1946)
E. Mugnier, A. Barnabe, P. Taillhades, Synthesis and characterization of CuFeO2+δ delafossite powders. Solid State Ion. 177, 607–612 (2006)
S. Bassaid, M. Chaib, S. Omeiri, A. Bouguelia, M. Trari, Photocatalytic reduction of cadmium over CuFeO2 synthesized by sol–gel. J. Photochem. Photobiol. A 201, 62–68 (2009)
T.R. Zhao, M. Hasegawa, H. Takei, Crystal growth and characterization of cuprous ferrite (CuFeO2). J. Cryst. Growth 166, 408–413 (1996)
S.H. Song, Q.S. Zhu, L.Q. Weng, V.R. Mudinepalli, A comparative study of dielectric, ferroelectric and magnetic properties of BiFeO3 multiferroic ceramics synthesized by conventional and spark plasma sintering techniques. J. Eur. Ceram. Soc. 35, 131–138 (2015)
F. Pedro-García, F. Sánchez-De Jesús, C.A. Cortés-Escobedo, A. Barba-Pingarrón, A.M. Bolarín-Miró, Mechanically assisted synthesis of multiferroic BiFeO3: effect of synthesis parameters. J. Alloy. Compd. 711, 77–84 (2017)
M. Hasegawa, M.I. Batrashevich, T.R. Zhao, H. Takei, T. Goto, Effects of oxygen nonstoichiometry on the stability of antiferromagnetic phases of CuFeO2+δ single crystals. Phys. Rev. B 63, 184437(1)–184437(5) (2001)
M.H. Whangbo, D. Dai, K.S. Lee, R.K. Kremer, On the conflicting pictures of magnetism for the frustrated triangular lattice antiferromagnet CuFeO2. Chem. Mater. 18, 1268–1274 (2006)
Z.Q. Chen, S. Yamamoto, M. Maekawa, A. Kawasuso, X.L. Yuan, T. Sekiguchi, Postgrowth annealing of defects in ZnO studied by positron annihilation, X-ray diffraction, Rutherford backscattering, cathodoluminescence, and Hall measurements. J. Appl. Phys. 94, 4807–4812 (2003)
W. Deng, X.X. Sun, S.X. Tan, Y.X. Li, D.K. Xiong, Y.Y. Huang, Defects and hyperfine interactions in binary Fe–Al alloys studied by positron annihilation and Mossbauer spectroscopies. Chin. Phys. C 37, 128201(1)–128201(5) (2013)
Z.Y. Chen, Z.Q. Chen, D.D. Wang, S.J. Wang, Correlation between interfacial defects and ferromagnetism of BaTiO3 nanocrystals studied by positron annihilation. Appl. Surf. Sci. 258, 19–23 (2011)
H.Y. Dai, T. Li, Z.P. Chen, D.W. Liu, R.Z. Xue, C.Z. Zhao, H.Z. Liu, N.K. Huang, Studies on the structural, electrical and magnetic properties of Ce-doped BiFeO3 ceramics. J. Alloy. Compd. 672, 182–189 (2016)
T.R. Zhao, H. Takei, Study of the oxidation and reduction kinetics of copper iron oxide [CuFeO2] in the Cu–Fe–O system. Mater. Res. Bull. 32, 1377–1393 (1997)
P. Kirkegaard, M. Eldrup, Positronfit extended: a new version of a program for analysing positron lifetime spectra. Comput. Phys. Commun. 7, 401–409 (1974)
A.P. Amrute, Z. Łodziana, C. Mondelli, F. Krumeich, J. Pérez-Ramírez, Solid-state chemistry of cuprous delafossites: synthesis and stability aspects. Chem. Mater. 25, 4423–4435 (2013)
A. Wuttig, J.W. Krizan, J. Gu, J.J. Frick, R.J. Cava, A.B. Bocarsly, The effect of Mg-doping and Cu nonstoichiometry on the photoelectrochemical response of CuFeO2. J. Mater. Chem. A 5, 165–171 (2017)
I. Platzman, R. Brener, H. Haick, R. Tannenbaum, Oxidation of polycrystalline copper thin films at ambient conditions. J. Phys. Chem. C 112, 1101–1108 (2008)
Y. Hongaromkij, C. Rudradawong, C. Ruttanapun, Effect of Ga-substitution for Fe sites of delafossite CuFe1−xGa x O2 (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5) on thermal conductivity. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 6438–6444 (2016)
M. Yin, C.K. Wu, Y.B. Lou, C. Burda, J.T. Koberstein, Y.M. Zhu, S. O’Brien, Copper oxide nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 127, 9506–9511 (2005)
J. Dryzek, Positron trapping model in fine grained sample. Acta. Phys. Pol. A. 95, 539–545 (1999)
J.X. Nie, F.X. Xia, R.S. Yu, B.Y. Wang, Z.X. Li, G.R. Chen, A positron annihilation lifetime spectroscopic study of nanocrystals formation in a chalcogenide glass–ceramic. Measurement 44, 298–302 (2011)
H. Klym, A. Ingram, I. Hadzaman, O. Shpotyuk, Evolution of porous structure and free-volume entities in magnesium aluminate spinel ceramics. Ceram. Int. 40, 8561–8567 (2014)
R. Krause-Rehberg, H.S. Leipner, Positron annihilation in semiconductors. Defect studies (Springer, Berlin, 1999), p. 394
K. Filipecka, P. Pawlik, J. Filipecki, The effect of annealing on magnetic properties, phase structure and evolution of free volumes in Pr–Fe–B–W metallic glasses. J. Alloy. Compd. 694, 228–234 (2017)
T. Elkhouni, M. Amami, C.V. Colin, A.B. Salah, Structural and magnetoelectric interactions of (Ca, Mg)-doped polycrystalline multiferroic CuFeO2. Mater. Res. Bull. 53, 151–157 (2014)
T. Nakajima, S. Mitsuda, K. Takahashi, K. Yoshitomi, K. Masuda, C. Kaneko, Y. Honma, S. Kobayashi, H. Kitazawa, M. Kosaka, N. Aso, Y. Uwatoko, N. Terada, S. Wakimoto, M. Takeda, K. Kakurai, Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFe1−xGa x O2 (x = 0, 0.018). J. Phys. Soc. Jpn. 81, 94710(1)–94710(8)