Preview

Наносистемы: физика, химия, математика

Расширенный поиск

Структурные, магнитные и электрохимические исследования наночастиц Znx Mg1−x Fe2O4, полученных методом растворного горения

https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-233-239

Аннотация

Наночастицы цинк-марганцевого феррита, обозначенные как ZnxMg1-xFe2O4, где x находится в диапазоне от 0 до 1, были синтезированы методом растворного горения с использованием глицина в качестве органического топлива при стехиометрическом окислительно-восстановительном соотношении. Полученные композиции прошли комплексную характеризацию с использованием сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и порошковой рентгеновской дифрактометрии. Магнитные и электрохимические свойства тщательно исследовали с помощью вибрационного магнитометра и циклического вольтметра соответственно. Анализ выявил средний размер частиц во всех синтезированных образцах от 24,9 до 30,8 нм, степень кристалличности достигала 93-96%. Примечательно, что наблюдались изменения магнитного поведения в зависимости от содержания магния в образцах. Самые высокие магнитные параметры зафиксированы для Zn0,4Mg0,6Fe2O4 (Ms = 27,78 эме/г, Mr = 3,77 эме/г, Hc = 21,4 Э). Кроме того, электрохимическая емкость синтезированных порошков зависела от включения катионов магния в кристаллическую решетку. Эти результаты подчеркивают значимость содержания магния в модуляции магнитных и электрохимических свойств наночастиц ZnxMg1-xFe2O4, синтезированных методом растворного горения.

Об авторах

К. Д. Мартинсон
Ioffe Institute
Россия


А. А. Мурашкин
Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”
Россия


А. А. Лобинский
Ioffe Institute
Россия


Д. Д. Мальцев
Ioffe Institute
Россия


K. Qi
College of Pharmacy, Dali University
Китай


J. Yu
China University of Geosciences
Китай


О. В. Альмяшева
Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”
Россия


В. И. Попков
Ioffe Institute
Россия


Список литературы

1. Varshney D., Verma K., Kumar A. Structural and vibrational properties of ZnxMn1−xFe2O4 (x = 0.0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.0) mixed ferrites. Materials Chemistry and Physics, 2011, 131, P. 413–419.

2. Martinson K.D., Ivanov A.A., Panteleev I.B., Popkov V.I., Effect of sintering temperature on the synthesis of LiZnMnFe microwave ceramics with controllable electro/magnetic properties. Ceramics International, 2021, 47(21), P. 30071–30081.

3. Dippong T., Levei E.A., Cadar O. Recent Advances in Synthesis and Applications of MFe2O4 (M = Co, Cu, Mn, Ni, Zn) nanoparticles. Nanomaterials, 2021, 11, P. 1560.

4. Salih S.J., Mahmood W.M. Review on magnetic spinel ferrite (MFe2O4) nanoparticles: From synthesis to application. Heliyon, 2023, 9(6), P. e16601.

5. Sahoo P., Choudhary P., Laha S.S., Dixit A., Mefford O.T. Recent advances in zinc ferrite (ZnFe2O4) based nanostructures for magnetic hyperthermia applications. Chemical Communications, 2023, 81(59), P. 12065–12090.

6. Sagayaraj R. A review on structural and magnetic properties of magnesium ferrite nanoparticles. International Nano Letters, 2022, 12, P. 345–350.

7. Nigam A., Saini S., Singh B., Rai A.K., Pawar S.J. Zinc doped magnesium ferrite nanoparticles for evaluation of biological properties viz antimicrobial, biocompatibility, and in vitro cytotoxicity. Materials Today: Communications, 2022, 31, P. 103632.

8. Wu K., Li J., Zhang C. Zinc ferrite based gas sensors: A review. Ceramics International, 2019, 45(9), P. 11143–11157.

9. Mahmoodi N.M. Zinc ferrite nanoparticle as a magnetic catalyst: Synthesis and dye degradation. Materials Research Bulletin, 2013, 48(10), P. 4255–4260.

10. Martinson K.D., Beliaeva A.D., Sakhno D.D., Beliaeva I.D., Belyak V.E., Nianikova G.G., Panteleev I.B., Naraev V.N., Popkov V.I. Synthesis, Structure, and Antimicrobial Performance of NixZn1−xFe2O4 (x = 0, 0.3, 0.7, 1.0) Magnetic Powders toward E. coli, B. cereus, S. citreus, and C. tropicalis. Water, 2022, 14(3), P. 454.

11. Haghniaz R., Rabbani A., Vajhadin F., Khan T., Kousar R., Khan A.R., Montazerian H., Iqbal J., Libanori A., Kim H.-J., Wahid F. Anti-bacterial and wound healing-promoting effects of zinc ferrite nanoparticles. Journal of Nanobiotechnology, 2021, 19, P. 38.

12. Major J.L., Parigi G., Luchinat C., Meade T.J. The synthesis and in vitro testing of a zinc-activated MRI contrast agent. PNAS, 2007, 104(35), P. 13881–13886.

13. Rahman M.A., Islam M.T., Singh M.S.J., Samsuzzaman M., Chowdhury M.E.H. Synthesis and characterization of Mg–Zn ferrite based flexible microwave composites and its application as SNG metamaterial. Scientific Reports, 2021, 11, P. 7654.

14. Mishra B., Munisha B., Nanda J., Sankaran K.J., Suman S. Hydrothermally Synthesized Magnesium doped Zinc Ferrite Nanoparticles: An extensive study on structural, optical, magnetic, and dielectric properties. Materials Chemistry and Physics, 2022, 292, P. 126791.

15. Choudhury H.A., Choudhary A., Sivakumar M., Moholkar V.S., Mechanistic investigation of the sonochemical synthesis of zinc ferrite. Ultrasonics Sonochemistry, 2013, 20(1), P. 294–302.

16. Martinson K.D., Cherepkova I.A., Sokolov V.V. Formation of cobalt ferrite nanoparticles during the burning of glycine-nitrate and their magnetic properties. Glass Physics and Chemistry, 2018, 44(1), P. 21–25.

17. Bid S., Pradhan S.K. Preparation of Zinc Ferrite by High-Energy Ball-Milling and Microstructure Characterization by Rietveld’s Analysis. Materials Chemistry and Physics, 2003, 82(1), P. 27–37.

18. Iqbal F., Mutalib M.I.A., Shaharun M.S., Khan M., Abdullah B. Synthesis of ZnFe2O4 Using sol-gel Method: Effect of Different Calcination Parameters. Procedia Engineering, 2016, 148, P. 787–794.

19. Riyanti F., Purwaningrum, W., Yuliasari N., Putri S., Apriani, N., Hariani P.L. The effect of fuel on the physiochemical properties of ZnFe2O4 synthesized by solution combustion method. Turkish Journal of Chemistry, 2022, 46(6), P. 1875–1882.

20. Senthamilselvan T., Nithiyanantham S., Kogulakrishnan K., Mahalakshmi S., Lakshmigandhan T., Mohan R., Gunasekaran B, Structural, magnetic, electric and electrochemical studies on zinc doped magnesium ferrite nano particles – Sol-gel method. Heliyon, 2024, 10(3), P. E25511.

21. Manikandan A., Vijaya J.J., Sundararajan M., Meganathan C., Kennedy L.J., Bououdina M. Optical and magnetic properties of Mg-doped ZnFe2O4 nanoparticles prepared by rapid microwave combustion method. Superlattices and Microstructures, 2013, 64, P. 118–131.

22. Heidari P., Masoudpanah S.M. Structural and magnetic properties of MgFe2O4 powders synthesized by solution combustion method: the effect of fuel type. Journal of Materials Research and Technology, 2020, 9(3), P. 4469–475.

23. Dyachenko S.V., Martinson K.D., Cherepkova I.A., Zhernovoi A.I. Particle size, morphology, and properties of transition metal ferrospinels of the MFe2O4 (M = Co, Ni, Zn) type, produced by glycine-nitrate combustion. Russian Journal of Applied Chemistry, 2016, 89(4), P. 535–539.

24. Dalt S.D., Takimi A.S., Volkmer T.M., Sousa V.C., Bergmann C.P. Magnetic and Mössbauer behavior of the nanostructured MgFe2O4 spinel obtained at low temperature. Powder Technology, 2011, 210(2), P. 103–108.


Рецензия

Для цитирования:


Мартинсон К.Д., Мурашкин А.А., Лобинский А.А., Мальцев Д.Д., Qi K., Yu J., Альмяшева О.В., Попков В.И. Структурные, магнитные и электрохимические исследования наночастиц Znx Mg1−x Fe2O4, полученных методом растворного горения. Наносистемы: физика, химия, математика. 2024;15(2):233-239. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-233-239

For citation:


Martinson K.D., Murashkin A.A., Lobinsky A.A., Maltsev D.D., Qi K., Yu J., Almjasheva O.V., Popkov V.I. Structural, magnetic and electrochemical studies on Znx Mg1−x Fe2O4 nanoparticles prepared via solution combustion method. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2024;15(2):233-239. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-233-239

Просмотров: 11


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-8054 (Print)
ISSN 2305-7971 (Online)