مطالعه اثر آلایش zn و پوشش pvp بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات co1-xznxfe2o4

امروزه با توجه به ویژگی های مفید و منحصر به فرد نانو ذرات مغناطیسی، استفاده از آن ها در علوم مختلفی مورد توجه قرار گرفته است. به سبب این که ویژگی های مغناطیسی نانو ذارت، تأثیر زیادی از روش ساخت آن ها می پذیرد، استفاده از روشی کارآمد، نکته ای کلیدی برای رسیدن به اهداف کاربردی محسوب می شود. روش های ساخت متفاوتی، بسته به هدف سازنده وجود دارد که در این کار ما روش سل ژل را به جهت خلوص و همگنی بالای ذرات و قابلیت کار در دما های نسبتاً کم انتخاب کردیم. مراحل انجام شده در این کار شامل سه بخش است: ساخت نانو ذرات فریت کبالت و بررسی اثر آلایش روی، به صورتco1-xznxfe2o4 (7/0، 5/0، 3/0، 1/0،0=x)، بررسی اثر دمای باز پخت در دو دمای 350 و oc1000 و بررسی اثر پوشش پلی وینیل پیرولیدون(pvp) بر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانو ذرات فریت co0.3zn0.7fe2o4. پس از ساخت نمونه ها با استفاده از تحلیل-های xrd، fe-sem، tem و ftir به بررسی ویژگی های ساختاری و مورفولوژی سطحی نانو ذرات و با استفاده از تحلیل های vsm و پذیرفتاری ac به اندازه گیری ویژگی های مغناطیسی آن ها پرداختیم. نتایج تحلیل xrd نمونه-های بازپخت شده در دمای oc350، وجود روندی نا منظم در تغییرات ثابت شبکه را نشان می دهد. برازش داده های xrd با استفاده از نرم افزار maud نیز عدم وجود نظم مشخصی در رفتار ثابت شبکه را تأیید می کند. این بی نظمی به نحوه توزیع کاتیون ها در جایگاه های شبکه اسپینلی فریت روی-کبالت نسبت داده می شود. این در حالی است که نمونه های باز پخت شده در دمای oc1000 روند منظمی در تغییرات ثابت شبکه نشان می دهند که علت آن می تواند بهبود ساختار شبکه اسپینلی با افزایش دمای باز پخت و باز توزیع کاتیون ها در ساختار باشد. همچنین کاهش پهنای قله صفحات براگ با افزایش دمای باز پخت، نشان دهنده رشد بلورک ها با افزایش دما است. نتایج تحلیل vsm نمونه های باز پخت شده در دمای oc350، روند کاهشی در رفتار مغناطش بیشینه و میدان وادارندگی را نشان می دهد که کاهش مغناطش ناشی از نحوه احتمالی توزیع کاتیون ها و کاهش مغناطش زیر شبکه b و افزایش مغناطش زیر شبکه a و کاهش وادارندگی ناشی از جانشانی یون های غیر مغناطیسی zn2+ است. در نمونه های باز پخت شده در دمای oc1000، شاهد رفتار افزایشی-کاهشی در مغناطش بیشینه و رفتار کاهشی در وادارندگی هستیم. علت افزایش مغناطش بیشینه تا آلایش 3/0=x، افزایش مغناطش جایگاه های b و کاهش مغناطش جایگاه های a در اثر ورود یون های zn2+ به جایگاه های a و ورود یون های fe3+ به جایگاه های b است. کاهش مغناطش در آلایش های بالا تر به تضعیف برهمکنش های ab نسبت داده می-شود. با افزایش دمای باز پخت نمونه ها، مغناطش بیشینه نیز افزایش می-یابد که به نظر علت اصلی آن، کاهش کج شدگی های اسپین برسطح نانو ذرات با افزایش اندازه بلورک ها است. نتایج تحلیل xrd نمونه co0.3zn0.7fe2o4 باز پخت شده در دمای oc350 پوشش داده شده با مقادیر متفاوت pvp، نشان دهنده عدم تغییر فاز ساختاری نمونه پس از پوشش دهی و کاهش اندازه بلورک ها با افزایش پوشش pvp است. اندازه گیری های مغناطیسی نشان می-دهد که با افزایش مقدار pvp، مغناطش بیشینه نمونه ها کاهش پیدا می کند که علت اصلی آن به غیر مغناطیسی بودن پلیمر pvp و کاهش جرم موثر نسبت داده می شود.