Nb3+掺杂对Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米颗粒结构、磁性和光学性能的影响

DOI:10.3390/nano9030430 期刊:Nanomaterials 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:46:00
摘要: 采用水热法制备了Co0.5Ni0.5NbxFe2−xO4(0.00 ≤ x ≤ 0.10)纳米颗粒(NPs)。X射线粉末衍射(XRD)图谱证实形成了单相尖晶石铁氧体,其晶粒尺寸范围为18-26纳米。由于Nb3+与Fe3+离子半径差异,晶格参数随铌离子(Nb3+)浓度增加而增大。傅里叶变换红外分析也证实了尖晶石铁氧体相的存在。漫反射百分比(%DR)分析表明带隙值随Nb3+含量增加而增大。扫描电子显微镜和透射电子显微镜显示其呈立方形貌。室温和低温(10 K)下的磁化分析均呈现铁磁性特征,结果表明Nb3+掺杂影响了磁化数据:饱和磁化强度(Ms)、剩磁(Mr)和磁矩(nB)均随Nb3+含量增加而减小。室温下的方形比(SQR)值均小于0.5,表明所有制备的铁氧体具有单畴特性和单轴各向异性;而不同样品在10 K时的SQR值介于0.70-0.85之间,暗示低温下存在具有立方各向异性的多磁畴结构。所得磁学结果与结构和微观结构特性进行了详细关联分析。
作者: Munirah. A. Almessiere,Yassine Slimani,Murat Sertkol,Muhammed Nawaz,Ali Sadaqat,Abdulhadi Baykal,Ismail Ercan,Bekir Ozçelik
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研究Nb3+掺杂对Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米颗粒结构、磁性和光学性能的影响。

通过水热法合成的Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米颗粒中,Nb3+的掺杂导致晶格参数和带隙能量增加,同时由于超交换相互作用减弱,饱和磁化强度、剩磁和磁矩降低。这些纳米颗粒在室温和低温下均呈现铁磁性行为,其畴结构从室温时的具有单轴各向异性的多畴态转变为10K时的具有立方各向异性的单畴态。研究结果表明,通过阳离子掺杂可调控材料的磁学与光学特性,在光电子学和磁存储领域具有应用潜力。

该研究仅限于Nb3+掺杂量x=0.10;未探索更高浓度。x=0.02样品显示微量Fe2O3杂质,表明低掺杂水平下可能存在相纯度问题。磁性能仅在300K和10K下测量;未涵盖中间温度。纳米颗粒出现团聚现象,可能影响性能测量。由于颗粒尺寸>10nm,未达到超顺磁阈值,限制了对超顺磁行为的了解。

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