อิทธิพลการเจือคอปเปอร์และแมงกานีสต่อโครงสร้างและสมบัติทางแม่เหล็ก ของอนุภาคนาโนโคบอลต์เฟอร์ไรต์

Abstract

อนุภาคนาโนโคบอลต์เฟอร์ไรต์ ดังสูตร Co_0.9Me_0.1Fe₂O₄ (เมื่อ Me: Cu, Mn) ถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีโซล-เจล ใช้กาว PVA เป็นคีเลตติ้งเอเจนต์ โดยแทนที่โคบอลต์ (Co²⁺) ด้วยคอปเปอร์ (Cu²⁺) และแมงกานีส (Mn²⁺) เผาสารตัวอย่างที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศปกติ วิเคราะห์เฟสด้วยเทคนิค XRD และหาขนาดผลึกโดยใช้สมการเชอเรอร์ ข้อมูลจาก XRD ของทุกตัวอย่าง พบพีคที่แสดงเฟสของโคบอลต์เฟอร์ไรต์ในทุกตัวอย่าง โดยมีขนาดผลึกอยู่ในช่วง 32-45 นาโนเมตร ขณะที่ค่าคงที่แลตทิซและความหนาแน่นของรังสีเอกซ์หาโดยใช้โปรแกรมคำนวณตามวิธีการของเรียทเวลด์ พบว่ามีความผกผันกัน เนื่องจากอิทธิพลของรัศมีไอออนิก ส่วนภาพถ่ายจากกล้อง SEM แสดงการกระจายขนาดที่แคบลง เมื่อมีการเจือด้วยคอปเปอร์และแมงกานีส และการวิเคราะห์กราฟฮีสเทอรีซีสลูปที่วัดด้วย VSM พบว่าการเจือ Cu²⁺ ทาให้แมกนีไตเซชันอิ่มตัวต่ำลง แต่ค่าลบล้างทางแม่เหล็กและค่าสัดส่วนของค่าแมกนีไตเซชันคงค้างต่อแมกนีไตเซชันอิ่มตัวมีค่าสูงขึ้น ขณะที่การเจือด้วย Mn²⁺ ทำให้แมกนีไตเซชันอิ่มตัวมีค่าสูงถึง 80.07 emu/g เนื่องจากความเป็นสปินแม่เหล็กของ Mn²⁺ สูงกว่า Cu²⁺

 The effect of copper and manganese on structural magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticle

 Cobalt ferrite nanoparticles with formula of Co_0.9Me_0.1Fe₂O₄ (where Me: Cu, Mn) was synthesized by using PVA glue sol-gel method. The cobalt ion are replaced by copper (Cu²⁺) and manganese (Mn²⁺). Metal nitrate were then mixed with PVA glue and sintered at 700 ^oC in air. Phase identification was performed by XRD techniques and crystallite sizes were obtained by using Scherrer’s formula. The XRD data of all sample indicated that single phase of cobalt ferrites nanoparticles with crystallite sizes in the range of 32-45 nm. Lattice parameters (a) and X-ray density (d_x) were calculated by Rietveld refinement. Results inversely displayed between lattice parameters and X-ray density due to differentce elements ionic radius. The SEM image showeds a narrow size distribution, when doped copper and manganese. The hysteresis loops are measured by VSM; this showed saturation magnetization of Cu²⁺ doping was decreased. On the other hand, the coercivity and squareness were increased, the Mn²⁺ doping effect to high saturation magnetization are 80.07 emu/g because spin magnetic of Mn²⁺ higher Cu²⁺.