Получение материалов на основе гексаферрита стронция методом растворного горения: воздействие возникающих в прекурсорах зарядов и внешнего магнитного поля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Установлено образование электрических зарядов в ходе горения нитрат-органических прекурсоров при синтезе сложнооксидных материалов на основе гексаферрита стронция SrFe12O19, в том числе допированного ионами лантана и кобальта. Прекурсоры включали поливиниловый спирт или глицин. Показано, что интенсивность генерирования зарядов ниже для прекурсоров, содержащих большее количество органического компонента. Получены данные о магнитных характеристиках образцов (намагниченность, коэрцитивная сила). Воздействие внешнего магнитного поля при синтезе гексаферритов существенно влияет на коэрцитивную силу образцов, что позволяет повысить ее значения за счет образования протяженных ансамблей наночастиц. При этом более эффективным является воздействие на образцы с относительно невысоким уровнем генерирования зарядов. Проанализировано соотношение факторов, влияющих на формирование протяженных агрегатов. Максимальной коэрцитивной силой обладают образцы Sr0.8La0.2Fe11.8Co0.2O19. Одним из способов повышения коэрцитивной силы является двухступенчатая термомагнитная обработка, включающая низкотемпературную стадию. При горении прекурсоров с глицином обнаружено формирование разветвленных протяженных структур на макро- и микроуровне.

Ключевые слова: гексаферрит стронция, синтез, реакции горения, нитрат-органические прекурсоры, генерирование зарядов, магнитные характеристики, влияние внешнего поля, протяженные структуры

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Остроушко

Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

И. Д. Гагарин

Уральский федеральный университет

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Е. В. Кудюков

Уральский федеральный университет

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Т. Ю. Жуланова

Уральский федеральный университет

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. Е. Пермякова

Уральский федеральный университет

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

О. В. Русских

Уральский федеральный университет

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Список литературы

  1. Luo H., Rai B.K., Mishra S.R. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324. № 17. P. 2602. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.02.106
  2. Korsakova A.S., Kotsikau D.A., Haiduk Y.S. et al. // Condens. Matter Interph. 2020. V. 22. № 4. P. 466. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/3076
  3. Zhernovoy A.I., Diachenko S.V. // Nauch. Priborost. 2016. V. 26. № 1. P. 54. https://doi.org/10.18358/np-26-1-i5457
  4. Liu S. // Mod. Phys. Lett. B. 2020. V. 34. № 3. P. 2050043. https://doi.org/10.1142/S0217984920500438
  5. Berezhnaya M.V., Al’myasheva O.V., Mittova V.O. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. № 4. P. 626. https://doi.org/10.1134/S1070363218040035
  6. Wang J., Zhu Y., Chen Q. // Int. J. Mod. Phys. B. 2005. V. 19. № 12. P. 2053. https://doi.org/10.1142/S0217979205029626
  7. Zhernovoi A.I., Komlev A.A., D’yachenko S.V. // Tech. Phys. 2016. V. 61. № 2. P. 302. https://doi.org/10.1134/S1063784216020274
  8. Thomas N., Shimna T., Jithin P.V. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 462. P. 136. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.05.010
  9. Naderi P., Masoudpanah S.M., Alamolhoda S. // Appl. Phys. A. 2017. V. 123. № 11. P. 702. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1304-8
  10. Aravind G., Raghasudha M., Ravinder D. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 406. P. 110. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.12.087
  11. Kombaiah K., Vijaya J.J., Kennedy L.J. et al. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 221. P. 11. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.09.012
  12. Nforna E.A., Tsobnang P.K., Fomekong R.L. et al. // R. Soc. Open Sci. 2021. V. 8. № 2. P. 201883. https://doi.org/10.1098/rsos.201883
  13. Martinson K.D., Belyak V.E., Sakhno D.D. et al. // J. Alloys Compd. 2022. V. 894. P. 162554. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162554
  14. Martinson K.D., Kondrashkova I.S., Chebanenko M.I. et al. // J. Rare Earths. 2022. V. 40. № 2. P. 296. https://doi.org/10.1016/j.jre.2021.01.001
  15. Martinson K.D., Sakhno D.D., Belyak V.E. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2020. V. 29. № 4. P. 202. https://doi.org/10.3103/S106138622004007X
  16. Martinson K.D., Cherepkova I.A., Panteleev I.B. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2019. V. 28. № 4. P. 266. https://doi.org/10.3103/S1061386219040101
  17. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Danilovich D.P. et al. // Inorg. Mater. 2020. V. 56. № 12. P. 1271. https://doi.org/10.1134/S0020168520120110
  18. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Sokolov V.V. et al. // J. Nanopart. Res. 2018. V. 20. № 2. P. 17. https://doi.org/10.1007/s11051-018-4125-6
  19. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Sokolov V.V. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. № 10. P. 2256. https://doi.org/10.1134/S1070363216100030
  20. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Osipov A.V. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2019. V. 89. № 9. P. 1843. https://doi.org/10.1134/S1070363219090196
  21. Ostroushko A.A., Russkikh O.V., Maksimchuk T.Yu. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 15. P. 21905. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.04.208
  22. Ostroushko A.A., Maksimchuk T.Yu., Permyakova A.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 6. P. 799. https://doi.org/10.1134/S0036023622060171
  23. Ostroushko A.A., Zhulanova T.Yu., Kudyukov E.V. et al. // Phys. Chem. Aspects of the Study of Clusters, Nanostruc. Nanomater. 2022. № 14. P. 820. https://doi.org/10.26456/pcascnn/2022.14.820
  24. Ostroushko A.A., Russkikh O.V. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2017. P. 476. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2017-8-4-476-502
  25. Отрицательные ионы / Пер. с англ. под ред. Мейлихова Е.З., Радцига А.А. c предисл. Смирнова Б.М. М.: Мир, 1979.
  26. Смирнов Б.М. Отрицательные ионы. М.: Атомиздат, 1978.
  27. Ostroushko A.A., Sennikov M.Yu. // Russ. J. Inorg. Chem. 2005. V. 50. № 6. P. 933. http://www.scopus.com/inward/record.url?scp = 23844539057&partnerID = 8YFLogxK
  28. Ostroushko A.A., Sennikov M.Yu. // Russ. J. Inorg. Chem. 2008. V. 53. № 8. P. 1172. https://doi.org/10.1134/S0036023608080032
  29. Ostroushko A.A. // Inorg. Mater. 2004. V. 40. № 3. P. 259. https://doi.org/10.1023/B:INMA.0000020524.35838.de
  30. Yao G., Wang F., Wang X. et al. // Energy. 2010. V. 35. № 5. P. 2295. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.02.017
  31. Wang D., Pan J., Zhu D. et al. // Sci. Total Environ. 2022. V. 830. P. 154712. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154712
  32. Xie Y., Wang M., Wang X. et al. // J. Clean. Prod. 2022. V. 337. P. 130549. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130549
  33. Никитин В.А. Лекции по теплотехнике. Оренбург: ОГУ, 2011.
  34. Cai Y., Zou H., Qu G. et al. // Environ. Technol. Innov. 2022. V. 28. P. 102958. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102958
  35. Fossdal A., Einarsrud M.-A., Grande T. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. № 8. P. 2933. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.05.007
  36. Gubin S.P., Koksharov Y.A., Khomutov G.B. et al. // Russ. Chem. Rev. 2005. V. 74. № 6. P. 489. https://doi.org/10.1070/RC2005v074n06ABEH000897
  37. Shankar A., Safronov A.P., Mikhnevich E.A. et al. // Soft Matter. 2017. V. 13. № 18. P. 3359. https://doi.org/10.1039/C7SM00534B
  38. Walker D.A., Kowalczyk B., De La Cruz M.O. et al. // Nanoscale. 2011. V. 3. № 4. P. 1316. https://doi.org/10.1039/C0NR00698J
  39. Skomski R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. № 20. P. R841. https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/20/202
  40. Ivanov A.O., Zubarev A. // Materials. 2020. V. 13. № 18. P. 3956. https://doi.org/10.3390/ma13183956
  41. Mikhnevich E.A., Chebotkova P.D., Safronov A.P. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2020. V. 11. № 4. P. 855. https://doi.org/10.1134/S2075113320040267
  42. Kantorovich S.S., Ivanov A.O., Rovigatti L. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 25. P. 16601. https://doi.org/10.1039/C5CP01558H
  43. Almjasheva O.V., Popkov V.I., Proskurina O.V. et al. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2022. V. 13. № 2. P. 164. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2022-13-2-164-180
  44. Almjasheva O.V., Lomanova N.A., Popkov V.I. et al. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2019. V. 10. № 4. P. 428. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2019-10-4-428-437

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы образцов валового состава SrFe12O19 (термическая обработка при 650°С в течение 48 ч), полученных из нитрат-органических прекурсоров следующего состава (φ = 1): 1 — ПВП; 2 — ПВС; 3 — глицин.

Скачать (149KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Значения коэрцитивной силы Hc (а) и остаточной удельной намагниченности MR (б) для образцов SrFe12O19 при разной температуре отжига.

Скачать (86KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Коэрцитивная сила образцов SrFe12O19 в зависимости от приложенного магнитного поля (а) и температуры промежуточного отжига (б) при напряженности поля 3 (1) и 10 кЭ (2).

Скачать (89KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Коэрцитивная сила образцов, синтезированных при разном количестве ПВС (φ = 1 — кривая 1; φ = 2 — кривая 2).

Скачать (64KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Объемное агрегирование наночастиц SrFe12O19 (а), возникновение протяженных агрегатов наночастиц (б, в), в значительной мере дезагрегированные частицы (г).

Скачать (378KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Потенциалы взаимодействия наночастиц (а), кривые сверху вниз: электростатическое отталкивание при зарядах на прекурсоре, эквивалентных 1, 10, 100 В соответственно; магнитное взаимодействие, ван-дер-ваальсовы силы; результирующие кривые для этих же значений зарядов (б): сверху вниз — 100, 10 и 1 В.

Скачать (112KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Электронные микрофотографии образцов гексаферрита стронция, полученных из прекурсоров, содержащих глицин: а, б, в — внешний вид ягелеподобной структуры; г — то же на срезе; д — внутренняя часть “волокна”.

Скачать (421KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024