Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату
The method of chemical precipitation in the production of nanocrystals attracts attention due to a lower reaction temperature and a narrower distribution of the size of the synthesized particles. The purpose of this work is to search for and create a highly efficient energy-saving technique for the...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/465 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543899517976576 |
|---|---|
| author | Gorbyk, P. P. Dubrovin, I. V. Abramov, M. V. |
| author_facet | Gorbyk, P. P. Dubrovin, I. V. Abramov, M. V. |
| author_sort | Gorbyk, P. P. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:16Z |
| description | The method of chemical precipitation in the production of nanocrystals attracts attention due to a lower reaction temperature and a narrower distribution of the size of the synthesized particles. The purpose of this work is to search for and create a highly efficient energy-saving technique for the synthesis of Y3Fe5O12 nanocrystals by the method of chemical deposition using microwave radiation, the study on the morphology of crystals and on their magnetic properties.The Y3Fe5O12 nanoparticles were synthesized by the co-precipitation of yttrium and iron(III) hydroxides. We used the effect of microwave electromagnetic radiation of the microwave range on aqueous solutions of precursors to initiate chemical reactions, control nucleation and form new phases. We varied the microwave power from 0.14 to 1.4 kW, changing the duty cycle of the process. The radiation frequency was 2.45 GHz, the process lasted from 6 to 66 minutes. Y3Fe5O12 nanocrystals were obtained by calcining the resulting precipitate in a muffle furnace. A significant fraction of the particles obtained by microwave treatment of the precursor (precipitate) in the microwave oven was spherical. The average diameter of the Y3Fe5O12 nanoparticles obtained after synthesis was ~ 41 nm.The hysteresis loops of the magnetic moment of the samples were measured with a phonor-type vibrational magnetometer. Samples were examined by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, and the specific surface area was measured by thermal desorption of nitrogen.The phase composition is established, the structure and morphology of the surface of synthesized nanoparticles is studied. It is shown that the correction of the nanoparticle size can be effectively carried out by means of hydrothermal recrystallization. It has been found that by changing the duration of microwave and / or heat treatment it is possible to obtain nanodispersed material with specified (within certain limits) saturation and coercive force magnetization values. High values of the specific saturation magnetization of the obtained materials show a principal possibility of their application in medicine as magnetic carriers of medicinal products or for magnetic hyperthermia. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:17Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-465 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:53Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4652022-06-29T10:04:16Z Synthesis and magnetic characteristics of iron-yttrium garnet nanoparticles Синтез и магнитные характеристики наночастиц железо-иттриевого граната Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату Gorbyk, P. P. Dubrovin, I. V. Abramov, M. V. Elmore method hydrothermal recrystallization iron-yttrium garnet hysteresis loop specific saturation magnetization coercive force phase composition structure morphology microwave radiation методика Ельмора гідротермальна рекристалізація ітрій – залізний ферит петля гістерезису намагніченість насичення коерцитивна сила фазовий склад структура морфологія НВЧ випромінювання методика Ельмора гидротермальная рекристаллизация иттрий – железистый феррит петля гистерезиса намагниченность насыщения коэрцитивная сила фазовый состав структура морфология СВЧ излучение The method of chemical precipitation in the production of nanocrystals attracts attention due to a lower reaction temperature and a narrower distribution of the size of the synthesized particles. The purpose of this work is to search for and create a highly efficient energy-saving technique for the synthesis of Y3Fe5O12 nanocrystals by the method of chemical deposition using microwave radiation, the study on the morphology of crystals and on their magnetic properties.The Y3Fe5O12 nanoparticles were synthesized by the co-precipitation of yttrium and iron(III) hydroxides. We used the effect of microwave electromagnetic radiation of the microwave range on aqueous solutions of precursors to initiate chemical reactions, control nucleation and form new phases. We varied the microwave power from 0.14 to 1.4 kW, changing the duty cycle of the process. The radiation frequency was 2.45 GHz, the process lasted from 6 to 66 minutes. Y3Fe5O12 nanocrystals were obtained by calcining the resulting precipitate in a muffle furnace. A significant fraction of the particles obtained by microwave treatment of the precursor (precipitate) in the microwave oven was spherical. The average diameter of the Y3Fe5O12 nanoparticles obtained after synthesis was ~ 41 nm.The hysteresis loops of the magnetic moment of the samples were measured with a phonor-type vibrational magnetometer. Samples were examined by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, and the specific surface area was measured by thermal desorption of nitrogen.The phase composition is established, the structure and morphology of the surface of synthesized nanoparticles is studied. It is shown that the correction of the nanoparticle size can be effectively carried out by means of hydrothermal recrystallization. It has been found that by changing the duration of microwave and / or heat treatment it is possible to obtain nanodispersed material with specified (within certain limits) saturation and coercive force magnetization values. High values of the specific saturation magnetization of the obtained materials show a principal possibility of their application in medicine as magnetic carriers of medicinal products or for magnetic hyperthermia. Метод химического осаждения при синтезе нанокристаллов привлек к себе внимание благодаря низкой температуре и высокой однородности частиц по размерам.Цель настоящей работы – поиск и создание высокоэффективной энергосберегающей методики синтеза нанокристаллов Y3Fe5O12 методом химического осаждения с использованием СВЧ излучения, исследование морфологии кристаллов и магнитных свойств.Наночастицы Y3Fe5O12 синтезировали методом совместного осаждения гидроксидов иттрия и железа(III). Для инициирования химических реакций, управления зародышеобразованием и формированием новых фаз использовали воздействие микроволнового электромагнитного излучения СВЧ диапазона на водные растворы прекурсоров. Мощность микроволнового излучения варьировали от 0.14 до 1.4 кВт, изменяя скважность процесса. Частота излучения – 2.45 ГГц, время проведения процесса – от 6 до 66 мин. Нанокристаллы Y3Fe5O12 получали прокаливанием полученного осадка в муфельной печи. Значительная доля частиц, полученных при микроволновой обработке прекурсора (осадка) в СВЧ печи, имела сферическую форму. Средний диаметр полученных после синтеза наночастиц Y3Fe5O12 составлял ~ 41 нм. Петли гистерезиса магнитного момента образцов измеряли с помощью лабораторного вибрационного магнетометра фонеровского типа при комнатной температуре. Установлены с использованием рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии и анализа удельной поверхности фазовый состав, структура и морфология магнитных наночастиц. Показано, что корректировка их размера может быть эффективно осуществлена с помощью гидротермальной рекристаллизации. Выявлено, что путем изменения длительности микроволновой и/или термической обработки можно получить нанодисперсный материал с заданными (в определенных пределах) значениями намагниченности насыщения и коэрцитивной силы. Высокие для наночастиц значения удельной намагниченности насыщения дают возможность применить эти материалы в медицине в качестве магнитных носителей лекарственных препаратов или для использования при магнитной гипертермии. Метод хімічного осадження при синтезі нанокристалів привернув до себе увагу завдяки низькій температурі і високій однорідності частинок за розмірами.Метою цієї роботи є пошук і створення високоефективної енергозберігаючої методики синтезу нанокристалів Y3Fe5O12 методом хімічного осадження з використанням НВЧ випромінювання, дослідження морфології кристалів і магнітних властивостей.Наночастинки Y3Fe5O12 синтезували методом спільного осадження гідроксидів ітрію і заліза(III). Для ініціювання хімічних реакцій, управління зародкоутворенням і формуванням нових фаз використовували вплив мікрохвильового електромагнітного випромінювання НВЧ діапазону на водні розчини прекурсорів. Потужність мікрохвильового випромінювання варіювали від 0.14 до 1.4 кВт, змінюючи шпаруватість процесу. Частота випромінювання – 2.45 ГГц, час проведення процесу - від 6 до 66 хв. Нанокристали Y3Fe5O12 отримували відпалюванням осаду в муфельній печі. Значна частка частинок, отриманих при мікрохвильовій обробці прекурсора (осаду) в НВЧ печі, мала сферичну форму. Середній діаметр отриманих після синтезу наночастинок Y3Fe5O12 становив ~ 41 нм. Петлі гістерезису магнітного моменту зразків вімірювали з допомогою лабораторного вібраційного магнітометра фонерівського типу при кімнатній температурі. Встановлено з використанням рентгенофазового аналізу, растрової електронної мікроскопії та аналізу питомої поверхні фазовий склад, структуру і морфологію магнітних наночастинок. Показано, що коригування їх розміру може бути ефективно здійснено за допомогою гідротермальної рекристалізації. Виявлено, що шляхом зміни тривалості мікрохвильових і/або термічної обробки можна отримати нанодисперсний матеріал із заданими (в певних межах) значеннями намагніченості насичення і коерцитивної сили. Високі для наночастинок значення питомої намагніченості насичення дають можливість застосувати ці матеріали в медицині як магнітний носій лікарських препаратів або для використання при магнітній гіпертермії. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-06-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/465 10.15407/hftp09.02.190 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 2 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 190-198 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 2 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 190-198 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 2 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 190-198 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/465/466 Copyright (c) 2018 P. P. Gorbyk, I. V. Dubrovin, M. V. Abramov |
| spellingShingle | методика Ельмора гідротермальна рекристалізація ітрій – залізний ферит петля гістерезису намагніченість насичення коерцитивна сила фазовий склад структура морфологія НВЧ випромінювання Gorbyk, P. P. Dubrovin, I. V. Abramov, M. V. Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title | Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title_alt | Synthesis and magnetic characteristics of iron-yttrium garnet nanoparticles Синтез и магнитные характеристики наночастиц железо-иттриевого граната |
| title_full | Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title_fullStr | Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title_full_unstemmed | Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title_short | Синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| title_sort | синтез і магнітні характеристики наночастинок залізо-ітрієвого гранату |
| topic | методика Ельмора гідротермальна рекристалізація ітрій – залізний ферит петля гістерезису намагніченість насичення коерцитивна сила фазовий склад структура морфологія НВЧ випромінювання |
| topic_facet | Elmore method hydrothermal recrystallization iron-yttrium garnet hysteresis loop specific saturation magnetization coercive force phase composition structure morphology microwave radiation методика Ельмора гідротермальна рекристалізація ітрій – залізний ферит петля гістерезису намагніченість насичення коерцитивна сила фазовий склад структура морфологія НВЧ випромінювання методика Ельмора гидротермальная рекристаллизация иттрий – железистый феррит петля гистерезиса намагниченность насыщения коэрцитивная сила фазовый состав структура морфология СВЧ излучение |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/465 |
| work_keys_str_mv | AT gorbykpp synthesisandmagneticcharacteristicsofironyttriumgarnetnanoparticles AT dubroviniv synthesisandmagneticcharacteristicsofironyttriumgarnetnanoparticles AT abramovmv synthesisandmagneticcharacteristicsofironyttriumgarnetnanoparticles AT gorbykpp sintezimagnitnyeharakteristikinanočasticželezoittrievogogranata AT dubroviniv sintezimagnitnyeharakteristikinanočasticželezoittrievogogranata AT abramovmv sintezimagnitnyeharakteristikinanočasticželezoittrievogogranata AT gorbykpp sintezímagnítníharakteristikinanočastinokzalízoítríêvogogranatu AT dubroviniv sintezímagnítníharakteristikinanočastinokzalízoítríêvogogranatu AT abramovmv sintezímagnítníharakteristikinanočastinokzalízoítríêvogogranatu |