بررسی تاثیر آنیون های مختلف نمک های آهن مورد استفاده در سنتز، بر مشخصات نانوذرات مگنتیت حاصل از روش هم رسوبی

به دلیل کاربردهای فراوان نانوذرات مگنتیت در دو دهه اخیر مطالعات فراوانی برروی این مواد صورت گرفته است. سنتز نانوذرات با گستره اندازه کوچک، یکی از زمینههایی است که بیشتر مورد مطالعه و پژوهش قرار گرفته است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر آنیونهای مختلف نمکهای آهن مورد استفاده در سنتز، بر شکل، اندازه و خواص مغناطیسی نانوذرات مگنتیت حاصل از روش هم رسوبی است. لذا برای این منظور سنتز با بنیانهای مختلف نمک های آهن از جمله نیترات، سولفات و کلرید انجام شده است. در سنتز نانوذرات مگنتیت از دو واکنشگرfe2+ و fe3+استفاده شده است. در این پژوهش برای واکنش گرfe2+ از دو نمکfeso4.7h2o و یا fecl2.4h2o و برای واکنش گرfe3+ از سه نمکfe2(so4)3 و یا fecl3.6h2o و یا fe(no3)3.9h2o استفاده شده است. علاوه بر این برای بررسی تاثیر دما، همه سنتزها در سه دمای مختلف 10، 40 و°c70 انجام شده است. در نتیجه به طورکلی 18 آزمایش انجام شده است. برای سنتز نانوذرات مگنتیت از روش همرسوبی که یکی از ساده ترین و اقتصادی ترین روش های سنتز است استفاده شده است. برای بررسی چگونگی تغییر شکل، اندازه و توزیع اندازه و خواص مغناطیسی بر روی نمونه های سنتز شده آنالیزهای xrd، sem،tem و vsm انجام شد. نتایج حاصل از این آنالیزها نشان داد که تغییر آنیونهای سنتز بر شکل نانوذرات حاصل تاثیری ندارد و همه آنها شکل شبهکروی داشته اما بر اندازه آنها تاثیر دارد. به علاوه افزایش دمای سنتز نیز منجر به افزایش اندازه در نانوذرات حاصل میشود. خواص مغناطیسی نانوذرات حاصل نیز با اندازه آنها رابطه مستقیم دارد و با افزایش اندازه افزایش مییابد. علت تغییر اندازه با تغییر آنیونها را باید در درجه اول متاثر از قدرت یونی محلول دانست. هر چه قدرت یونی محلول بیشتر باشد اندازه نانوذرات حاصل کوچکتر میشود. علت این است که با افزایش قدرت یونی هسته کریستال تشکیل شده با انتقال مقدار کمتری از حل شونده به سطح کریستال، به تعادلبا محلول میرسد و کمتر رشد میکند. اما از آنجا که در برخی محلولها قدرت یونی یکسان است و اندازه متفاوت است، لذا به نظر می رسد علت را باید در عامل دیگری جستجو کرد. پدیده لایه مضاعف علت این تغییر را توضیح می دهد. از آنجا که بار سطح نانوذرات مگنتیت سنتز شده منفی است، یونهای سدیم با بار مثبت بر روی سطح ذره جذب می شود تا از نظر الکترواستاتیکی تعادل برقرار گردد. در لایه پخشی که در اطراف این لایه قرار میگیرد تجمعی از کاتیون ها و آنیون ها وجود دارد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش اندازه آنیونهای موجود در لایه پخشی موجب کاهش اندازه نانوذرات مگنتیت سنتز شده می شود. به عبارت دیگر هرچه اندازه آنیون نمک استفاده شده در سنتز بزرگتر باشد، نانوذره حاصل اندازه کوچکتری دارد. از نظر اقتصادی ارزانترین سنتز با نمکهایکلرید حاصل می شود و نمک های سولفات که قدرت یونی بالاتری در محلول ایجاد می کند و آنیون آن ها اندازه بزرگتری دارد و نتیجتاً نانوذرات کوچکتری را سنتز می کند، قیمت بیشتری نسبت به سایر نمک ها دارد.