Плазмохімічний синтез та магнітні властивості нанодисперсних феритів кобальту
Вантажиться...
Дата
2018
DOI
doi.org/10.20998/2413-4295.2018.45.31
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Останнім часом, коли наноматеріали відкрили нову еру в галузі матеріалознавства, вивчення впливу умов
синтезу на фазовий склад вимагає більшої уваги. Феритні наночастинки продемонстрували величезну популярність у галузі біомедицини завдяки їх широкому застосуванню для розділення клітин, контрастних агентів, засобів для магнітоіндукованої гіпертермії, зокрема щодо лікування пухлин. Хімічні методи розглядаються як основні в технології отримання наноматеріалів. У цій роботі нанодисперсний ферит кобальту був синтезований двостадійним способом, що складався з співосадження та подальшої обробки контактною низькотемпературною нерівноважною плазмою (КНП).Оскільки розчини, оброблені плазмою, містять радикали, пероксиди, які мають окислювальні властивості, такі плазмохімічно "активовані" розчини можна використовувати для одержання феритів кобальту. Сформовані окислювальні агенти, ініціюють утворення ферум (ІІІ) оксидів та кобальт оксидів. Таким чином, встановлено, що під впливом контактної плазми перекис водню в розчинах швидко реагує з формуванням фериту кобальту. Досліджено вплив обробки КНП на структурні та магнітні властивості фериту кобальту. Для визначення структурних та магнітних властивостей використовували рентгенівський дифракційний аналіз, інфрачервону Фур'є спектроскопію (ІЧ) та вібраційну магнітометрію (за кімнатній температурі). Інфрачервона спектроскопія в діапазоні від 400 до 4000 см-1 підтвердила внутрішні катіонні коливання структури шпінелі. ІЧ спектри показали наявність поглинання за 3414, 1617, 592 та 420 см-1. Останні дві смуги можна приписати до коливань катіонів в тетраедричних та октаедричних позиціях у шпінелі CoFe2O4. Рентгенофазовий аналіз показав утворення кобальтового фериту як єдиної фази. Рентгеноструктурним аналізом та ПЕМ було встановлено, що отриманий ферит кобальту нанорозмірного діапазону. Середній розмір частинок, виміряний за допомогою ПEM-мікроскопії, становив 30-50 нм. Намагніченість насичення 58-61 Aм2/г відповідає результатам інших авторів. Коерцитивність складає близько 450 Ерстед, що вище, ніж для дисперсних матеріалів, отриманих іншими гідрофазними методами.
Currently, when nanomaterials have opened a new era in materials science, the study of the influence of synthesis conditions on the phase composition requires more attention. Ferrite nanoparticles have demonstrated immense popularity in the field of biomedicine due to their widespread use for cell separation, contrast agents, means for magnetically induced hyperthermia, іn particular in the treatment of tumors. Chemical methods are considered as basic in the technology of nanomaterials production. In this work, nano-dispersed cobalt ferrite was synthesized by a two-stage method of coprecipitation and subsequent treatment with contact low-temperature nonequilibrium plasma (CNP). Since solutions treated with plasma, containing radicals, peroxides, have oxidizing properties, such chemically "activated" solutions can be used to produce cobalt ferrites. Formed oxidizing agents, initiate the formation of oxides of iron and cobalt. Thus, it has been established that, under the influence of contact plasma, hydrogen peroxide in solutions rapidly reacts with the formation of cobalt ferrite. The influence of the processing of KNP on the structural and magnetic properties of cobalt ferrite has been investigated. X-ray diffraction analysis, infrared Fourier transform spectroscopy (IR), and vibrational magnetometry (at room temperature) were used to determine the structural and magnetic properties. Infrared spectroscopy in the range from 400 to 4000 cm-1 confirmed the internal cationic vibrations of the spinel structure. The IR spectra showed the presence of absorption at 3414, 1617, 592 and 420 cm-1. The last two bands can be attributed to cation oscillations in tetrahedral and octahedral positions in CoFe2O4 spinel. X-ray phase analysis showed the formation of cobalt ferrite as a single phase. X-ray diffraction analysis and TEM showed that the resulting cobalt ferrite was obtained in the nano range. The average particle size, measured using TEM microscopy, was 30-50 nm. The saturation magnetization 58-61 Am2 / g corresponds to the estimateof other authors. The coercivity is about 450 Oe, which is higher than for dispersed materials obtained by other methods.
Currently, when nanomaterials have opened a new era in materials science, the study of the influence of synthesis conditions on the phase composition requires more attention. Ferrite nanoparticles have demonstrated immense popularity in the field of biomedicine due to their widespread use for cell separation, contrast agents, means for magnetically induced hyperthermia, іn particular in the treatment of tumors. Chemical methods are considered as basic in the technology of nanomaterials production. In this work, nano-dispersed cobalt ferrite was synthesized by a two-stage method of coprecipitation and subsequent treatment with contact low-temperature nonequilibrium plasma (CNP). Since solutions treated with plasma, containing radicals, peroxides, have oxidizing properties, such chemically "activated" solutions can be used to produce cobalt ferrites. Formed oxidizing agents, initiate the formation of oxides of iron and cobalt. Thus, it has been established that, under the influence of contact plasma, hydrogen peroxide in solutions rapidly reacts with the formation of cobalt ferrite. The influence of the processing of KNP on the structural and magnetic properties of cobalt ferrite has been investigated. X-ray diffraction analysis, infrared Fourier transform spectroscopy (IR), and vibrational magnetometry (at room temperature) were used to determine the structural and magnetic properties. Infrared spectroscopy in the range from 400 to 4000 cm-1 confirmed the internal cationic vibrations of the spinel structure. The IR spectra showed the presence of absorption at 3414, 1617, 592 and 420 cm-1. The last two bands can be attributed to cation oscillations in tetrahedral and octahedral positions in CoFe2O4 spinel. X-ray phase analysis showed the formation of cobalt ferrite as a single phase. X-ray diffraction analysis and TEM showed that the resulting cobalt ferrite was obtained in the nano range. The average particle size, measured using TEM microscopy, was 30-50 nm. The saturation magnetization 58-61 Am2 / g corresponds to the estimateof other authors. The coercivity is about 450 Oe, which is higher than for dispersed materials obtained by other methods.
Опис
Ключові слова
рентгенівська дифракція, ІЧ спектри, коерцитивність, X-ray diffraction, IR spectra, coercivity
Бібліографічний опис
Фролова Л. А. Плазмохімічний синтез та магнітні властивості нанодисперсних феритів кобальту / Л. А. Фролова, А. В. Дерімова // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Нові рішення в сучасних технологіях = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : New solutions in modern technology : зб. наук. пр.– Харків : НТУ "ХПІ", 2018. – № 45 (1321). – С. 228-233.