vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestich-234Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ Mg1–хZnхFe2O4, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИPHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF MAGNETIC Mg1–xZnxFe2O4 NANOPARTICLES PREPARED BY DIFFERENT METHODSПетроваЕ. Г.PetrovaE. G.

магистр хим. наук, аспирант

M. Sc. (Chemistry), Ph. D. student

petrovaeg@bsu.byКотиковД. А.KotsikauD. A.

канд. хим. наук, доцент кафедры физ. химии

Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, assistant professor

kotsikau@bsu.byНатаровВ. О.NatarovV. O.

магистрант хим. фак.

Master student

che.natarovVO@bsu.byПаньковВ. В.PankovV. V.

д-р хим. наук, профессор, зав. кафедрой физ. химии

D. Sc. (Chemistry), P rofessor, Head of the Physical Chemistry Department

pankov@bsu.byБелорусский государственный университетBelarusian State University201706032017012230Copyright © Петрова Е.Г., Котиков Д.А., Натаров В.О., Паньков В.В., 20172017Петрова Е.Г., Котиков Д.А., Натаров В.О., Паньков В.В.Petrova E.G., Kotsikau D.A., Natarov V.O., Pankov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/234

Суперпарамагнитные наночастицы ферритов в системе MgxZn1–xFe2O4 (х = 0,25; 0,5; 0,7) были синтезированы путем соосаждения, распылительного пиролиза и нитрат-цитратного метода. Были исследованы зависимости фазового состава, морфологии и магнитных свойств наночастиц от их химического состава и условий проведения синте-за. С ростом температуры и продолжительности синтеза наблюдается повышение степени закристаллизованности и размеров частиц. При этом также повышаются значения намагниченности насыщения наночастиц за счет перераспределения катионов между подрешетками шпинельной структуры, сопровождающегося уменьшением степени об-ращенности. Для метода распылительного пиролиза зависимость удельной  намагниченности от состава феррита выражена слабо, в то время в случае нитрат-цитратного метода и метода соосаждения эта зависимость проходит через максимум. Наибольшее значение удельной намагниченности (30 А·м2·кг-1) соответствует образцу Mg0,5Zn0,5Fe2O4, полученному нитрат-цитратным методом.

Superparamagnetic ferrite nanoparticles in the system of MgxZn1–xFe2O4 (х = 0.25; 0.5; 0.7) have been prepared by coprecipitation, spray pyrolysis and the nitrate-citrate approach. The dependence of the phase composition, morphology and magneticproperties of the nanoparticles on their chemical composition and synthesis conditions have been studied. The crystallinity degree and particle size tend to increase with the increase of the synthesis temperature and duration. The saturation magnetization of the nanoparticles increase as well due to cation redistribution between spinel structure sublattices, which is accompanied by reduction of the inversion degree. In the case of spray pyrolysis method, the correlation between saturation magnetization and ferrite composition is weak, while for coprecipitation and the nitrate-citrate approach it goes through a maximum. The highest saturation magnetization of 30 а∙m2∙kg–1 relates to  kg0,5Zn0,5Fe2O4 sample obtained by the nitrate-citrate approach.

магнитные наночастицымагний-цинковый ферритстепень обращенностипиролизсоосаж- дениенитрат-цитратный методmagnetic nanoparticlesmagnesium-zinc ferriteinversion degreepyrolysiscoprecipitationnitrate-citrate approachReferencesРазработка систем доставки лекарственных средств с применением микро- и наночастиц / А. В. Соснов [и др.] //Качественная клиническая практика. – 2008. – № 2. – С. 4–12.Sosnov A.V., Ivanov R.V., Balakin K.V., Shobolov D.L., Fedotov Yu.A. and Kalmykov Yu.M., ″Development of the drug delivery systems via micro- and nanoparticles″, Kachestvennaya klinicheskaya praktika [Quality clinical practice], 2008, no. 2,pp. 4–12.Подольцев, А. Д. Синтез оптимальной магнитной системы с постоянными магнитами для адресной доставки магнитных наночастиц в заданную область биологических сред / А. Д. Подольцев, И. П. Кондратенко // Техн. електродинаміка. – 2013. – № 4. – С. 3–9.Podol’tsev A.D. and Kondratenko I.P., ″Synthesis of the optimal magnetic system with constant magnets for targeted delivery of magnetic nanoparticles to the desired area of biological media″, Tekhnіchna elektrodinamіka [Technical electrodynamics], 2013, no. 4, pp. 3–9.Preparation of size-controlled (30–100 nm) magnetite nanoparticles for biomedical applications / K. Nishio [et al.] //J. Magn. Magn.Mater.– 2007. – Vol. 310. – P. 2408–2410.Nishio K., Ikeda M., Gokon N., Tsubouchi S., Narimatsu H., Mochizuki Y., Sakamoto S., Sandhu A., Abe M. and Handa H., ″Preparation of size-controlled (30–100 nm) magnetite nanoparticles for biomedical applications″, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, vol. 310, pp. 2408–2410.Development of functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for interaction with human cancer cells /A. Petri-Fink [et al.] // Biomaterials. – 2005. – Vol. 26. – P. 2685–2694.Petri-Fink A., Chastellain M., Juillerat-Jeanneret L., Ferrari A. and Hofmann H., ″Development of functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for interaction with human cancer cells″, Biomaterials, 2005, vol. 26, pp. 2685–94.Gupta, A. K. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications/ A. K. Gupta, M. Gupta // Biomaterials. – 2005. – Vol. 26. – P. 3995–4021.Gupta A.K. and Gupta M., ″Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications″, Biomaterials, 2005, vol. 26, pp. 3995–4021.Sperling, R. A. Surface modification, functionalization and bioconjugation of colloidal inorganic nanoparticles /R. A. Sperling, W. J. Parak // Phil. Trans. R. Soc. A. – 2010. – Vol. 368. – P. 1333–1383.Sperling R.A. and Parak W.J., ″Surface modification, functionalization and bioconjugation of colloidal inorganic nanoparticles″, Philosophical Transactionsof the Royal Society A, 2010, vol. 368, pp. 1333–1383.Магнитные наноструктуры на основе нанокластеров оксидов железа / И. П. Суздалев [и др.] // Российские нанотехнологии. – 2010. – Т. 5, № 11–12. – С. 104–111.Suzdalev I.P., Maksimov Yu.V., Imshennik V.K., Novichikhin S.V., Ivanovskaya M.I., Kotikov D.A., Pan’kov V.V. and Lyubina Yu.V., ″Magnetic nanostructures based on iron oxide nanoclasters″, Rossiiskie nanotekhnologii [Russian Nanotechnologies],2010, vol. 5, no. 11–12, pp. 104–111.Hochepied, J. Nonstoichiometric zinc ferrite nanocrystals: synthesis and unusual magnetic properties / J. Hochepied,P. Bonville, M. Pileni // J. Phys. Chem. B. – 2000. – Vol. 104. – P. 905–912.Hochepied J., Bonville P. and Pileni M., ″Nonstoichiometric zinc ferrite nanocrystals: synthesis and unusual magnetic properties″, Journal of Physical Chemistry B, 2000, vol. 104, pp. 905–912.Surface oxidation, size and shape of nano-sized magnetite obtained by co-precipitation / I. Nedkov [et al.] // J. Magn.Magn.Mater. – 2006. – Vol. 300. – P. 358–367.Nedkov I., Merodiiska T., Slavov L., Vandenberghe R.E., Kusano Y. and Takada J., ″Surface oxidation, size and shape of nano-sized magnetite obtained by co-precipitation″, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, vol. 300,pp. 358–367.Preparation of superparamagnetic magnetite nanoparticles by reverse precipitation method: contribution of sonochemically generated oxidants / Y. Mizukoshi [et al.] // Ultrason. Sonochem.– 2009. – Vol. 16. – P. 525–31.Mizukoshi Y., Shuto T., Masahashi N. and Tanabe S., ″Preparation of superparamagnetic magnetite nanoparticles by reverse precipitation method: contribution of sonochemically generated oxidants″, Ultrasonics Sonochemistry, 2009, vol. 16,pp. 525–31.Boer, J. Nanosize powders prepared by flame pyrolysis / J. Boer, W. Burckhardt // Key engineering materials. – 1999. – Vol. 132–136. – P. 153–162.Boer J. and Burckhardt W., ″Nanosize powders prepared by flame pyrolysis″, Key engineering materials, 1999,vol. 132–136, pp. 153–162.Structure, morphology and magnetic properties of MgxZn1–xFe2O4 ferrites prepared by polyol and aqueous coprecipitation methods: a low-toxicity alternative to NixZn1–xFe2O4 ferrites / A. Daigle [et al.] // Nanotech. – 2011. – Vol. 22. – P. 305708–14.Daigle A., Modest J., Geiler A.L., Gilette S., Chen Y., Geiler M., Hu B., Kim S., Stopher K., Vittoria C. and Harris V.G., ″Structure, morphology and magnetic properties of MgxZn1–xFe2O4 ferrites prepared by polyol and aqueous coprecipitation methods: a low-toxicity alternative to NixZn1–xFe2O4 ferrites″, Nanotechnology, 2011, vol. 22, pp. 305708–14.Raman study of cations distribution in ZnxMg1–xFe2O4 nanoparticles / S. W. da Silva [et al.] // J. Nanopart. Res. – 2012. – Vol. 14. – P. 798–807.Da Silva S.W., Nakagomi F., Silva M.S., Franco Jr.A., Garg V.K., Oliveira A.C. and Morais P.C., ″Raman study of cations distribution in ZnxMg1–xFe2O4 nanoparticles″, Journal of Nanoparticle Research, 2012, vol. 14, pp. 798–807.Franco Jr., A. Spin-wave stiffness parameter in ferromagnetic systems: Nanopariculate powders of (Mg, Zn)Fe2O4 mixed ferrites / A. Franco Jr., H.V.S. Pessoni, F.L.A. Machado // J. Appl. Phys. – 2015. – Vol. 118. – P. 173904–173911.Franco Jr.A., Pessoni H.V.S. and Machado F.L.A., ″Spin-wave stiffness parameter in ferromagnetic systems: Nanopariculate powders of (Mg, Zn)Fe2O4 mixed ferrites″, Journal of Applied Physics, 2015, vol. 118, pp. 173904–11.O’Neill, H.S.C. Simple spinels: crystallographic parameters, cation radii, lattice energies and cation distribution /H.S.C. O’Neill, A. Navrotsky // American Mineralogist. – 1983. – Vol. 68. – P. 181–194.O’Neill H.S.C. and Navrotsky A., ″Simple spinels: crystallographic parameters, cation radii, lattice energies and cation distribution″, American Mineralogist, 1983, vol. 68, pp. 181–194.Бушкова, В. С. Синтез и изучение свойств наноферритов, полученных методом золь-гель с участием автогорения / В. С. Бушкова // Journal of nano- and electronic Physics. – 2015. – В. 7 (1). – С. 010123–010132.Bushkova, V.S., ″Synthesis of the nanoferrites obtained by sol-gel autocombustion method″, Journal of Nano- and Electronic Physics, 2015, vol. 7(1), pp. 010123–32..

The authors declare that there are no conflicts of interest present.