Effect of Temperature on the Structural and Magnetic Properties of NixCo1 – xFe2O4 Nanoparticles

(1)

Ni

x

Co

1 – x

Fe

2

O

4

г г

*

«

а а

а

в

а

я

а

а»,

в . Ш в

а, км, мле25

ва

-

а

в

,

а а

( 28.12.2015; Хonline 15.03.2016)

Х Х Х Х NixCo1 –xFe2O4 Х Х Х - Х Х

Х г бХ Х Х Х Х Х Х в

Х Х єХ лз гХ Х Х ґ бХ - Х Х Х

Х Х Х Х Х Х . Х Хґ Ха в

є Х Х Х Х Х Х Х Х Х г Х в

Х Х Х жиее° Х Х бХ Х Х Х Х Х Х иби·108 _,

- Х Х бХ Х Х Х є бХ Х єХ в

Х Х Х Х ХFd3m. Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х гХ бХ Х Х Х єХ

є Х Х Х Х Х Х гХ Х Х Х

- Х є Х Х г Х i А

-є iХ Х Х є Х Х гХ бХ Х Х Х

Х Х бХ Х ХєХ Х Х Х Х в

Х Х гХ

: - Х бХ - Х бХ Х Х бХ Х

ґ бХ Х Х бХ Х

DOI: 10.21272/jnep.8(1).01002 PACS numbers: 75.50.Tt, 81.07.Wx,

81.20.Fw, 75.30.Kz

*

_{bushkovavira@gmail.com}

1. Х

бХ

Х

бХ

в

Х

Х Х

Х

гХ

в

Х єХ

Х

Х Х

Х

Х Х

[1].

Х

в

бХ

Х Х

Х

[2].

Х

бХ Х

Х

в

Х Х

Х

в

Х

Х Х Х

Х

г

Х

Х Х

Х

бХ Х

Х Х

в

Х Х

Х

Х Х

Х

гХ

Х

Х Х

-

Х

Х Х

Х

Х Х

Х

гХ

Х

бХ

Х Х

Х

Х Х

Х

бХ

Х

в

Х

бХ Х

Х Х

-

Х Х

-

Х

[3-6].

Х

CoFe

2

O

4

бХ

Х

ХєХ

Х

-

’

Х в

бХ

Х єХ

Х

Х Х

Х

:

Х

,

бХ

Х

[7-9].

Х

бХ

Х Х

Х

в

бХ

Х Х

Х

Х Х

Х

бХ Х Х

Х

гХ

Х

в

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

в

бХ

Х Х

Х

-

Х

Х(

)

.

2. Х

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

бХ Х



0.0, 0.1, 0.2,

0.3,

егйХiХегкХ

Х

iХ Х

Х

Х в

[10].

Х

-

Х

бХ

Х

Х Х

в

Х

-

иХ

Х

Cu(

Kα

)-

-

Х

в

Хзеº

≤

2 θ

≤

леº

Х

0,02

°г

Х

-

Х

в

Х

-

Х

i

Х

в

Х

i

Х

i

Х

i

Х

77 K

Х

i Quantachrome

Autosorb (Nova 2200e).

Х

в

Х

Х Х

Х

-

(

БЕТ

)

[11]

Х

Хжд[W

(

P

0

/

P

)

–

1]

ХP

/

P

0

Х

,

в

P

/

P

0

 0,05-0,35.

Х

Х Х

Х

в

Х

Х иби·

10

8

Х

Х Х

Хзби

Х Х

Хжбй

Х в

Х

Х ебз

гХ

Х

Хж

300 

в

ХкХ

Х Х

Х

Х Х

Х

в

г

Х

в

(2)

Х

Х Х

Х

г

Х

в

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

Х

в

Х

Х Х

в

Х

Х Х

Хж

Х Х

Х

в

Х

LCR

Х м

-

нХ Х

Х

Х(

→

0).

3. Ь

Х

3.1 Х

-Х

г

1 Х

-

Х

в

Х

-

Х

.

Х

в

Х

ХFd

3 m

.

Х

в

Х (

)Х

Х

Ni-Co

бХ

в

Х Х

Х

бХ

в

Х

Х ґ

Х

а

Х

-

Х

dx

Х Х

1.

. 1– Х - Х

1 – Х Х

-бХ



D

,

a

,

dx

,

/c

3

0.0

39 0,8381

5,293

0.1

52 0,8375

5,303

0.2

57 0,8368

5,316

0.3

63 0,8364

5,324

0.4

59 0,8358

5,335

0.5

57 0,8353

5,343

Х

Хґ

Х Х

Х в

Х

Ni

2+

Х

_-

Х

Х Х

Х

Х Х

Х

гХ Х

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

Х

Co

2+

Х

_Ni

2+

_,

Х

є

Х

Хґ

в

.

Х

є

Х

-

Х

бХ Х Х

в

Х

єХ Х

є Х

бХ

Х Х

Х

ХєХ

Х Х

Х

г

3.2 Х

Х

Х Х

Х

Х Х

в

Х

.

Х

в

Х

2 гХ

Х

CoFe

2

O

4

єбХ Х Х

бХ

Х

.

Х

в

бХ

Х

в

є

Х Х

Х

Ni

2+

Х

_{Ni- o}

Х Х



егибХ

бХ

Х

Х Х

єХ

Х Х

г

Х

BET

d

:





6

BET

d

S

,

Х



Х

/

3

_,

_S

Х

2

_/

бХ Хd

Х г

п







6 10

3 BET

d

S

,



–

,

S

–

Х

.

Х

dBET

Х

Х Х

Хзг

2 – Х Х Х Х Х в

Х Х ґ Х Х

-Х Х

бХ

S

бХ

2

_/

_dBET

_,

0.0 14,1

80

0.1 10,2

111

0.2 8,8

128

0.3 7,6

148

0.4 8,5

132

0.5 9,7

116 Х

Х

бХ

в

Х Х

Х

Х Х

Х(м)бХ

в

Х

бХ

Х

dBET

єХ

в

Х

ґ

Х

г

3.3 Х

-

-Х

г

зХ

Х

-

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

.

Х

в

бХ

Х Х

бХ

Х Х

в

Х

1300 

Хк

,

Х

Fd

3 m

.

Х

Х бХ

Х Х

Х

Х Х

є

Х Х

в

Х

г

Х

г

иХ

Х

-

Х

Ni

2+

Х

г

в

,

Х

(3)

. 2– Х - Х

Х

Хґ

Ха

Х

-

Х

dx

Х

п

. 3– Х Х Х Х Х







2



2



2

2sin

a

h

k

l

,

Х

l

–

Х

-

Х

в

б

θ

–

бХ

Х

бХ

h

,

k

,

l

–

Х

р



8

₃

x A

M

d

N a

,

Х

–

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

,

NA

–

Х

бХ Х

Х Х

г

4.

. 4– Хґ Х Х Хdx Х

Ni2+

Х Х

г

йбХ Х

Х

Ni

2+

Х

_Ni

_x

_Co

₁_–_x

_Fe

₂

_O

₄

є

Х

ґ

Х

бХ

Х

-

Х

в

Х

єг

Х

бХ

Х

ґ

Х

ХєХ

Х

Х Х

Х

-

гХ

Х

єХ

-

бХ Х

Х Х

в

Х

г

бХ Х

Х

’

Х Х

в

Х

Х Х

бХ

Х

г

Х

[12]

бХ

Х

CoFe

2

O

4

бХ

Х

Х Х

Х л

Х

ґ

Х

єХебнжмм

гХ Х

Х

Х Х

в

Хке

бХ

Х Х

Х

в

Х Х

Х

900 

,

Х

0,8379

бХ

ХєХ

Х

Х Х

Х

а

 0,8376

бХ

Х

Х Х

Х

42 г

Х

Х Х

Х

(

Хи

)

Х Х

п

 

1

m x

d

P

d

,

Хdm

–

’

є

г

3 – Х ’є Х Х Х

Х Х Х

бХ

dm

,

/c

3

_P

_{, %}

0.0 4,18

21,1

0.1 4,25

19,9

0.2 4,41

17,1

0.3 4,49

15,7

0.4 4,57

14,4

0.5 4,56

14,8

Х

Х бХ

Х

єХ

Х

CoFe

2

O

4

,

’

є

Х єХ

бХ Х

Х –

Ni

0,4

Co

0,6

Fe

2

O

4

Х

dm

.

Х

бХ

Х

’

є

Х

єХ

Х

г

3.4 в

Х

μ

єХ

Х

гХ

Х

,

Х



Х

[13],

Х

пХ

Х

Х Х

Х

в

Х

гХ

бХ

Х

ХєХ

Х

Х Х

Х

[14],

бХ

Х

є

Х

п







 

1

3

2

4

S i

M D

,

ХMS

–

Х

б D

–

Х

в

Х

бХ



–

Х

,

(4)

Х

1

[15, 16].

бХ

Х

Х Х

Х

Х Х

Х

в

г

Х

1

єХ

ХMSгХ

Х

в

Х

1

→

0 [17]

Х Х

:





2

1

S i

M D

K

.

бХ

Х Х

Х (жз)Х



Х

в

Х ХMS

Х

Х Х

1

.

Х

г

5 Х

Х

в

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

Х

.

г

5 бХ

Х Х

Х

в

Х

єХ

Х

бХ

Х

є

г

Х

Х Х

Li-Cu [18],

Cu-Zn [19], Mg-Cu-Zn [20]

Х

гХ

Х

бХ

Х



( )

бХ

в

Х Х

Х

б

Х

в

Х

[21].

Х Х

бХ

в

Х

ХєХ

Х

Ni

0,3

Co

0,7

Fe

2

O

4

.

Х[

22 ]бХ

Х

в

Х

є

Х

Х в

Х

Х Х

Х

гХ

Х

в

Х

Х в

Х



( )

Х

Х Х

Х

.

Х

в

Х

є

Х

в

Х

Х Х

Х

в

бХ

Х

єХ

Х

гХ

Х

гХ

бХ

Х

в

Х

єХ

Х

в

бХ

Х

гХ

Х

єбХ

Х

єХ

Х

. 5– Х Х Х Х

-Х -Х

Х Х

Х

г

Х

бХ



Х в

Х

є

Х

в

Х Х

Х

в

бХ

Х

в

Х

бХ

Х

Х Х

Х

гХ

в

Х

>

max

’

Х Х

Х

в

Х

г

Х

йХ

Х

Х Х

Х

( Х

Х

в

)

Х

гХ

Х

бХ

Х

бХ

Х Х

Х

в

Х



і

с адає, а

–

єг

4 – Х Х Х Х

Х Х Х Х Х Х

бХ



і

, 

0.0 38,8

459

0.1 37,1

468

0.2 35,4

476

0.3 34,6

483

0.4 34,5

507

0.5 33,1

509 є

в

є

,

А-є

-

є

.

[23]

,

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

Co

2+

Ni

2+

_i

А-

є

,

є

в

.

Ра м ц м,

Х в

Х

є

Х

А

Х

ґ

Х

Х Х

Х

Х Х

гХ

Х

Х Х

Х

бХ Х

бХ

єХ

Х

г

[24],

в

-

CoFe

2

O

4

,

520 °

.

,

4,

є

.

,

є

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

.

,

’

А

ґ

,

є

в

ґ

а

.

Х

б

бХ

Х

Х в

бХ

Х

ХєХ

Х

Х Х

Х

бХ Х

Х

в

Х

гХ

бХ

Х

Х Х

Х

Х Х

Х

бХ

Х

’

Х

гХ

Х Х

в

Х

єХ

Х

в

Х

в

Х

г

Х

Х Х

Х

rбХ

Х

бХ

Х Х

Х

-

Х

Х ’

бХ

Х

Х Х

єХ

Х

Х Х

Х

гХ Х

Х

(5)

Х

-

Х

в

Х Х

Х

Хn

/2.

бХ

Х

в

Х

Х в

Х

Х ’

бХ Х

в

Х

-

Х

в

Х

п



 

/

3

1

2

c

T

r

T

r

,

Х∆r

–

Х

Х Х

Х

Х в

Х ’

гХ Х

Х

Х ∆r

–

в

Х

бХ

Х

єХ

Х

в

Х

г

б

Х

Х Х

бХ

Х

Х ∆r

Х

Х Х

Х

.

Х

Х (ж

3 )Х

єбХ

Х

Tc



→

Tc

∆r

→

0. Х

Х

-

Х

бХ

Х Х

Х

бХ

Х

Х [

25 ]Х

Х

Х Х

Х

Хзее

Х

в

Х

бХ

Х

єХ кжл

° Х Х

Х

Х Х

Х

Х Х

Х

бХ

в

Х Х

Х

бХХTc

 520

° гХ

Х

бХ

Х

в

Х

CoFe

2

O

4

,

Х

200 бХ

Х

Х ебкж

гХ

Х Х

в

Х

бХ

Х

 0.0 (

D

  42

)Х

Х

∆r

 1,64

гХ

в

бХ

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

Х

в

Х

г

Х

Х єХ

Х Х

Х

Х Х

 0.

йХ Х

 0.5

гХ Х

г

иХ

Х

бХ

Х

Ni

0,4

Co

0,6

Fe

2

O

4

єХ

Х

Ni

0,5

Co

0,5

Fe

2

O

4

.

Х

Ni

0,4

Co

0,6

Fe

2

O

4

є

Х Х

Х

в

Х

ХTc

( ).

4. бХ

Х

в

Х

-

Х

.

Х

Х Х

в

Х

Х Х

Х

39-62

бХ Х

Х

єХ

94 гХ

бХ

Х

Х Х

Хне

-148

.

Х

-

бХ

Х Х

Х

Х Х

в

Хжиее

°

Х

ґ

в

Х

-

Х

гХ

бХ

Х Х

в

Х

Ni

2+

Х

-

Х

Ха

є

бХ

Х

-

Х

єг

Х

бХ

Х

Х Х

’

є

Х

єХ

Х

гХ

в

бХ

Х

ХєХ

бХ

Х

Ni

0,4

Co

0,6

Fe

2

O

4

Х

в

Х

бХ Х

Хо

4 г

Х

в

Х

Х Х

в

Х

гХ

Х

Х в

Х Х

Х

Ni

x

Co

1 –x

Fe

2

O

4

є

Х

бХ

Х

Tc

є

.

Х

Х Х

Х в

є

Х

в

i

А

-

є

i

бХ

Х

i

Х

Ni

2+

Х

i

ґ

бХ

i

Х

i

Х

Fe

3+

А

_i

ґ

_.

Х

бХ Х

в

Х Х Х

Х

бХ

в

Х Х

є

Х

Х Х

Х

бХ

Х

’

Х Х

в

Х

.

Effect of Temperature on the Structural and Magnetic Properties of Ni

x

Co

1 – x

Fe

2

O

4

Nanoparticles

V.S. Bushkova

Vasyl

Stefanyk Pre-Carpathian National University, 57, Shevchenko Str., 76025 Ivano-Frankivsk, Ukraine

In work ferrite single phase ferrite powders of systems NixCo1 –xFe2O4 were synthesised using sol-gel technology with participation of auto-combustion. It was found that the average size of coherent scattering regions not exceeding 62 nm. The dependences of the lattice parameter, X-ray density and specific surface

area of the ferrite powders from nickel content were found. The unit cell parameter a decreases linearly

with the nickel concentration due to smaller ionic radius of nickel. After annealing at a temperature of

1300 °шХ ofХ ferriteХ powdersбХ whichХ wereХ pressedХ inХ theХ form of toroid at pressure of 3.3·же8_{Pa, X-ray}

analysis showed that the received rings are single phase with the cubic structure of spinel space group

Fd3m. Dependence of the initial permeability from the degree of substitution of cobalt cations on nickel

cations is obtained. It is revealed that the crystallite size has a significant influence on the magnetic properties of the samples. With decreasing of crystallite size of nickel-cobalt ferrite Curie temperature

decreases. Because of strengthening of the A-B exchange interaction the increase the Curie temperature

occurs with increasing parameter x. It is shown that the smaller the particle size, the greater the thickness

of the surface layer with significant violations of magnetic structure.

(6)

Ni

x

Co

1 – x

Fe

2

O

4

г г

«

а а

а

в

а

я

а

а»,

. Ш в

, км, млезк ва

-

а

в ,

а а

Х Х Х Х Х ХNixCo1 –xFe2O4 Х Х Х

-Х -Х Х гХ бХ Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х лз гХ Х Х Х бХ - Х

Х Х Х Х Х Х Х Х Х гХ Х

Х Ха Х Х Х Х Х Х Х Х Х

Х гХ Х Х Х Х жиее° Х Х бХ Х Х

Х Х Х Х иги·108 бХ _- Х Х бХ Х Х Х Х

Х Х бХ Х Х Х Х Х Х

Fd3mгХ Х Х Х Х Х Х Х Х Х

Х Х гХ бХ Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ Х Х Х Х

-Х Х Х Х гХ Х Х ХА- в

Х Х Х Х Х Х гХ бХ Х Х

Х Х Х бХ Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х г

: - Х бХ - Х бХ Х Х в

бХ Х бХ Х Х бХ Х г

1. Q. Song, Z.J. Zhang, J. Am. Chem. Soc.126, 6164 (2004).

2. Y.H. Hou, Y.J. Zhao, Z.W. Liu, H.Y. Yu, X.C. Zhong,

W.Q. Qiu, D.C. Zeng, L.S. Wen, J. Phys. D: Appl. Phys.43,

445003(2010).

3. J. Ding, Y.J. Chen, Y. Shi, S. Wang, Appl. Phys

.

Lett.77,

3621 (2000).

4. Y. Suzuki, R.B. van Dover, E.M. Gyorgy, J.M. Philips,

V. Korenivski, D.J. Werder, C.H. Chen, R.J. Cava,

J.J. Krajewski, W.F. Peck, K.B. Do, Appl. Phys. Lett. 68,

714 (1996).

5. J. Ding, T. Reynold, W.F. Miao, P.G. McCormick,

R. Street, Appl. Phys. Lett.65, 7074 (1994).

6. B. Zhou, Y.W. Zhang, Y.J. Yu, C.S. Liao, C.H. Yan,

L.Y. Chen, S.Y. Wang, Phys. Rev. B68, 24426 (2003).

7. Y. Qu, H. Yang, N. Yang, Y. Fan, H. Zhu, G. Zou, Mater.

Lett.60, 3548 (2006).

8. M.H. Sousa, F.A. Tourinho, J. Phys. Chem. B 105, 1168

(2001).

9. F. Mazaleyrat, L.K. Varga, J. Magn. Magn. Mater. 215,

253 (2000).

10.V.S. Bushkova, Int. J. Chem., Nucl., Mater. Metallurg.

Eng.9, 357 (2015).

11.S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller, J. Am. Chem. Soc.

60, 309 (1938).

12.K. Vasundhara, S.N. Achary, S.K. Deshpande, P.D. Babu,

S.S. Meena, et al. J. Appl. Phys.113, 194101 (2013).

13.O.F. Caltun, L. Spinub, A.L. Stancua, L.D. Thungb,

W. Zhou, J. Magn. Magn. Mater.242, 160 (2002).

14.G. Baca, R. Valenzuela, M.A. Escobar, L.F. Magaña,

J. Appl. Phys.57, 4183 (1985).

15.T.Y. Byun, S.C. Bycon, K.S. Hong, IEEE T. Magn. 35,

3445 (1999).

16.M. Guyot, A. Globus, phys. status solidi b52, 427 (1972).

17.J. Loaec, J. Phys. D: Appl. Phys.26, 963 (1993).

18.S.M. Hoque, M.S. Ullah, F.A. Khan, M.A. Hakim,

D.K. Saha, Physica B: Condens. Matt.406, 1799 (2011).

19.A.A. Sattar, M.A. Samy, J. Mater. Sci.37, 4499 (2002).

20.M.M. Haque, M. Huq, M.A. Hakim, J. Magn. Magn.

Mater.320, 2792 (2008).

21.A. Globus, H. Pascard, V.J. Cagan, J. Physique 38, l

(1977).

22.F. Nesa, A.K.M. Zakaria, M.A. Saeed Khan, S.M. Yunus,

A.K. Das, S.-G. Eriksson, M.N.I. Khan, D.K. Saha,

M.A. Hakim, World J. Condens. Matt. Phys. 2 No 1, 27

(2012).

23.V.S. Bushkova, J. Nano- Electron. Phys. 7 No 3, 03021

(2015).

24. . , а в в

а а в ( : : 1976) (S. Krupichka, Fizika

ferritov i rodstvennykh im materialov (Mir: Moskva: 1976)).

25.B. Liu, J. Ding, J. Yi, J. Yin, J. Korean Phys. Soc.52, 1483