بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله نانوذرات مغناطیسی فریت نیکل - روی به روش همرسوبی وبااستفاده ازNaOHبه عنوان عامل رسوب دهنده سنتزشده است. به منظوربررسیاین نانوذرات تولیدشده ازنقطه نظر ساختاری، مورفولوژی به تحلیل داده های حاصل ازآنالیز XRD، FT-IR، SEM،EDX وBET پرداخته شدکه نتایج حاصل ازآن تشکیل فازاسپینل مکعبی اندازه ذرات 13nm داشت ودارای سطح ویژه m2/g می باشد.
وازه های کلیدی: نانوذرات ، نانوفریت نیکل - روی ، روش همرسوبی
-1مقدمه
تحقیقات علمی راجع به فریتهاازاواسط قرن نوزدهم آغازشد.پس ازآن تحقیقات به طورجدی توسط دو دانشمندژاپنی به نام های تاکاشی ویوگورودرجهت کاربردهای صنعتی دنبال شدنتایج تحقیقات آنهابر روی فریتهای مس وکبالت درسال1932ارائه گردید.پس ازجنگ جهانی دوم درسال1946شخصی به نام استوک وجودماده ای مغناطیسی ازنوعی فریت راباخاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بسیاربالا،مقاومت بالا الکتریکی ، تلفات هدایتی کم جهت استفاده دررادارها کشف ودرسال 1947نتیجه تحقیقات خودمنتشر کرد.درسال 1948 شخصی به نام نیل تئوری خودرابرمبنای فری مغناطیس ارائه دادوپس ازآن تحقیقات مغناطیسی براساس فریتهاگسترش یافت ودانشمندان دیگرتوانستندترکیبات مختلفی ازمخلوط اکسید های منگنز،آهن، نیکل وروی راموردآزمایش قراردهند، وبه نتایج بسیارمطلوبی ازنظرمقاومت الکتریکی بالادرمقایسه بافلز ات دست یابند[1] .
فریت هااجسامی هستندمغناطیسی که درصنعت کاربرد فراوان دارنددارای خواص نوری، الکترونیکی ، مغناطیسی وکاتالیستی زیادی هستندکه این خواص باکاهش اندازه ذرات درحد نانومترتغییرمی کنند. بررسی درزمینه ی خواص فریتها اززمان جنگ جهانی دوم پیشرفت زیادی کرده وتهیه انواع فریت ها کاربردهای فراوان درصنعت الکترونیکی به وجودآورده است.[2] خاصیت فریت ها مربوط به ساختمان وطرزقرارگرفتن اتم هادر شبکه کریستالین آن اجسام می شود. ترکیب کلی فریت های اسپینلی مطابق فرمول AB2O4است که معمولاًA وB به ترتیب کاتیون های دو وسه ظرفیتی هستند. یون های اکسیژن یک شبکه FCC وکاتیون ها مکان های درون شبکه ای اشغال می کنند.
دوجایگاه درون شبکه ای وجود دارد، جایگاه تتراهدرال یا جایگاه A که با4 یون اکسیژن احاطه شده وجایگاه واکتاهدرال یاجایگاه B که با6 یون اکسیژن احاطه شده است.[3] تحقیقات زیادی برای سنتزنانوذرات مغناطیسی فریت نیکل - روی درچنددهه اخیرانجام شده است زیرااندازه وشکل نانوذرات تاثیر زیادی روی عملکردآن می گذارد. روش های گوناگونی نظیرهمرسوبی[4]، سل ژل[5]، هیدروترمال[6]، که دراین مقاله به وسیله روش همرسوبی این نانوذره سنتزشده است. روش همروبی بادشتن امتیازهایی مانندامکان کنترل اندازه ی ذرات به وسیله کنترل هسته زایی ورشددرطول فرایند ساخت، ازمیان سایرروش های متدوال مناسب تراست .
-2روش تحقیق
سنتزنانوذرات مغناطیسی فریت نیکل - روی
برای سنتزاین اکسید0/95گرم ازنیترات روی شش آبه و 0/23گرم نیترات نیکل شش آبه و3/23 گرم نیترات آهن نه آبه وزن گردید، در بشر50میلی لیترریخته شد،آرام آرام آب مقطر به آن اضافه وسپس مگنت رادرون بشرقرار داده شدتاموادکاملاًدرآب حل شدند.درادامه مواددربالن ته گرد100میلی لیتر ریخته وآرام آرام سوداضافه تاجایی که رسوبات دیده شدندوچندقطره اولئیک اسیدبه آن اضافه می کنیم سپس به مدت45 دقیقه موادرفلاکس شدند وبه مدت5دقیقه درسانتیریفیوژقرارگرفته شد وپس از مرحله صاف کردن درون آون در دمای 90قرار گرفته شد.زمانی که ماده خشک شدباهاون پودرشد، درکروزهای چینی ریخته شد ودر کوره به مدت6 ساعت بادمای550 درجه سانتی گرادکلسینه شد.
نتایج وبحث
نتایج آنالیز
روش همرسوبی نانوذرات نیکل- روی طبق واکنش زیرتشکیل می شوند:
Zn0. 5Ni0.5Fe2O 4 + 4H2O + 8 Na+ 0.5Ni2+ + 0.5Zn2++2Fe3++8OH-الگوی XRDپودرسنتزشده دردمای550درجه سانتی گرادو6ساعت کلسینه شد. درشکل - 1 - نشان داده شده است. به کمک الگوی XRDاین ترکیب اطلاعاتی درموردنوع ساختاربلوری،اندازه ذرات پودرسنتز شده وترکیب شیمیایی این ذرات بیان می شود. نتایج XRDاکسیداسپینل نانوذرهZn0.5Ni0.5Fe2O4 حضور یک فاز اسپینلی رادردمای موردمطالعه بیان می کند و هیچ گونه فازناخالصی مشاهده نمی شود.
وقتی که پیش ماده دردمای 550 برای6ساعت کلسینه می شود،چندین پیک منسوب به اکسید اسپینلی Zn0.5Ni0.5Fe2O4مشاهده می شودکه درزاویه های 32/8: 2،04/30،35/32، 35/64 ،36/8، 44/52، 67/16 ، 57/24 وبه ترتیب باپراکندگی ازصفحات:239، 269 ،388 ،142، 369 ،406 ، 372 ،.141 به شکل کریستالی اسپینلیZn0.5Ni0.5Fe2O4 اختصاص داده می شود. همان گونه که اشاره شده است به کمک الگوی - 369 - XRD درنیمه ارتفاع و با استفاده ازمعادله شررمحاسبه می شود. به کمک معادله شررسایزنانوذرات 13نانومترمحاسبه شد .
مرفولوژی سطح وسایزنانوذرات بااستفاده ازروشهای میکروسکوپی بررسی می شود.ازجمله میکروسکوپ های مورداستفاده برای موفولوژی سطح وسایزنانوذرات دراین پروژهش میکروسکوپ الکترونی روبشی می باشد. تصاویر SEM مربوط به اکسید اسپینلZn0.5Ni0.5Fe2O4کلسینه شده دردمای 550 در شکلهای - - 2و - - 3 ارائه شده است ، این تصاویربیان می کنندکه نانوذره Zn0.5Ni0.5Fe2O4 دارای سطح متخلخل است ورشدذرات باسایزیکنواخت نمی باشد.سایزحفرات مشاهده شده درتصویر نانوذرهZn0.5Ni0.5Fe2O4 درمحدوده30تا44 نانومتر میباشدکه این حفرات ناشی ازآزاد شدن مقادیرگاز درطی فرایندتکلیس می باشد.
EDX
طیف EDXاکسیداسپینل Zn0.5Ni0.5Fe2O4که دردمای 550کلسینه شده درشکل 4 - - نشان داده شده است. طیف EDXاکسیدمذکورعناصرموجوددرساختاراکسیداسپینل Zn0.5Ni0.5Fe2O4راتصدیق می کند. همچنین براساس شدت پیک هرکدام ازعناصرنسبت وزنی فلزات موجوددرساختارنانوذره اکسید مضاعف پی برد.
