Синтез наноразмерных кобальт-цинковых ферритов методом низкотемпературного распыления с последующим термолизом

Наночастицы состава Co_0,65Zn_0,35Fe₂O₄ получали методом распылительной сушки на воздухе в присутствии NaCl из раствора нитратов, а также из суспензии предварительно осажденных частиц. Полученные прекурсоры подвергали термообработке в диапазоне 300–900 °С в матрице инертного компонента с целью увеличения степени кристалличности без существенного роста размеров наночастиц. Микроструктуру, морфологию и магнитные свойства наночастиц исследовали методами РФА, ИК-спектроскопии, ПЭМ/СЭМ и магнитометрии. При получении ферритов из растворов солей происходит частичное окисление ионов Co²⁺ до Co³⁺, что приводит к образованию двух шпинельных фаз – феррита и кобальтита. С ростом температуры обжига доля кобальтита снижается, а феррита – растет. При распылении и последующем обжиге суспензий наночастиц формирования фазы кобальтита не происходит. Повышение температуры термообработки приводит к частичной рекристаллизации частиц и упорядочиванию кристаллической структуры феррита, что вызывает рост удельной намагниченности материалов: от 32,79 Ам² кг^–1 (до обжига) до 91,3 Ам² кг^–1 (обжиг при 900 °С). При этом средний диаметр наночастиц после термообработки не превышает 100 нм.

1. Magnetic nanoparticles: Surface effects and properties related to biomedicine applications / B. Issa [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2013. – Vol. 14, № 11. – P. 21266–21305. https://doi.org/10.3390/ijms141121266

2. Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications / S. Laurent [et al.] // Chem. Rev. – 2008. – Vol. 108, N. 6. – Р. 2064–2120. https://doi.org/10.1021/cr068445e

3. Biological applications of magnetic nanoparticles / M. Colombo [et al.] // Chem. Soc. Rev. – 2012. – Vol. 41, N. 11. – P. 4306–4334. https://doi.org/10.1039/c2cs15337h

4. Tuning the magnetic properties of nanoparticles / A. G. Kolhatkar [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2013. – Vol. 14, № 8. – P. 15977–16009. https://doi.org/10.3390/ijms140815977

5. Effect of the Zn content in the structural and magnetic properties of ZnxMg1−xFe2O4 mixed ferrites monitored by Raman and Mössbauer spectroscopies / S. W. Da Silva [et al.] // J. Appl. Phys. – 2010. – Vol. 107, N. 9. – P. 09B5031-3. https://doi. org/10.1063/1.3350903

6. Annealing Effect on the Magnetic Properties of Polyol-made Ni−Zn Ferrite Nanoparticles /Z. Beji [et al.] // Chemistry of materials. – 2010. – Vol. 22. – P. 1350–1366. https://doi.org/10.1021/cm901969c

7. Kodama, R. H. Magnetic nanoparticles / R. H. Kodama // JMMM. – 1999. – Vol. 200. – P. 359–372. https://doi. org/10.1016/s0304-8853(99)00347-9

8. Pankov, V. Modified aerosol synthesis for nanoscale hexaferrite particles preparation / V. Pankov // Mater. Sci. Eng. A. – 1997. – Vol. 224. – P. 101–106. https://doi.org/10.1016/s0921–5093(96)10565–7

9. Янушкевич, К. И. Методика выполнения измерений намагниченности и магнитной восприимчивости / К. И. Янушкевич. Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. – Минск: БелГИМ, 2009. – 19 с.

10. Shannon, R. D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomie Distances in Halides and Chaleogenides /R. D. Shannon // Acta Cryst. A. – 1976. – Vol. 32, N. 5. – P. 751–767. https://doi.org/10.1107/s0567739476001551

11. Mechanochemical synthesis and characterization of nanodimensional iron–cobalt spinel oxides / E. Manova [et al.] // J. Alloys Compd. – 2009. – Vol. 485. P. 356–361. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.05.107

12. On the structural, magnetic and electrical properties of sol-gel derived nanosized cobalt ferrite /E. V. Gopalan [et al.] // J. Alloys Compd. – 2009. – Vol. 485. – P. 711–717. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.06.033

13. CoFe2O4 nanocrystalline powders prepared by citrate-gel methods: Synthesis, structure and magnetic properties / C. Cannas [et al.] // J. Nanopart. Res. – 2006. – Vol. 8, N. 2. – P. 255–267. https://doi.org/10.1007/s11051-005–9028–7

14. Interplay between the cation distribution and production methods in cobalt ferrite /R. S. Turtelli [et al.] // Mater. Chem. Phys. – 2012. – Vol. 132. – P. 832–838. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2011.12.020