Impact of Cd+2  substitutions on structural and mechanical properties of Co0.6Ni0.4-xCdxFe2O4 (0.00≤ x≤0.40) system

П.П. Кашид; Ш.Н. Матад; М.Р. Шедам

doi:10.15330/pcss.24.4.595-602

Автор(и)

П.П. Кашид Технологічний інститут Товариства K.L.E, Хублі, Індія
Ш.Н. Матад Технологічний інститут Товариства K.L.E, Хублі, Індія
М.Р. Шедам Технологічний університет Вісвесварая, Джнана Сангама, Белагаві, Індія

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.4.595-602

Ключові слова:

метод співосадження, ферит кобальту, заміщення Cd, текстурні коефіцієнти, коливальні моди, механічні властивості

Анотація

У статті наведено структурно-механічні властивості феритових наночастинок шпінелі
Co_0,6Ni_0,4-xCd_xFe₂O₄. Підготовлені зразки досліджували термогравіметричним диференціально-термічним аналізом з метою вивчення фазового переходу. Аналіз TGA/DTA підтвердив, що реакція має ендотермічний характер, і температура завершення процесу близька 714,24^°C та є хорошою для відпалу підготовленого феритового порошку. Рентгенівський дифракційний аналіз показав, що
Co_0,6Ni_0,4-xCd_xFe₂O₄ кристалізовано у кристалічній структурі шпінелі. Середній розмір кристалітів коливається від 14,52 нм до 16,92 нм. Спектри FTIR показали дві значні смуги поглинання (ν₁ і ν₂) між 400 см⁻¹ і 600 см⁻¹, що підтверджує наявність феритів зі структурою шпінелі. Морфологічні спостереження показали, що розмір зерна отриманих феритів знаходиться в діапазоні 0,85-0,21 мкм. Положення піків спектрів комбінаційного розсіювання як тетраедричної, так і октаедричної підграток зміщені в бік вищої енергетичної позиції.

Посилання

S.I. Ahmad, Nano cobalt ferrites: Doping, Structural, Low-temperature, and room temperature magnetic and dielectric properties – A comprehensive review, J. Magn. Magn. Mater., 562, 169840 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169840.

S. Rasheed, R.Ali Khan, F.Shah, A.Rahim, A.R.Khan, Enhancement of electrical and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles by co-substitution of Li-Cd ions, J. Magn. Magn. Mater., 471, 236 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.09.073.

S. Jauhar, J. Kaur, A. Goyal, S. Singhal, Tuning the properties of cobalt Ferrite: A road towards diverse applications,RSC Advances. 6, 97694 (2016); https://doi.org/10.1039/C6RA21224G.

K. Nejatiand, R. Zabihi, Preparation and magnetic properties of nano size nickel ferrite particles using hydrothermal method,Chem Cent J., 6, 23 (2012).

A.S. Molakeri, S. Kalyane, A.B. Kulkarni, S.N. Mathad, Elastic Properties of Nickel Ferrite Synthesized by Combustion and Microwave Method using FT-IR Spectra, Int. J. Adv. Sci. Eng., 3 (4), 422 (2017).

M.A. Hakim, S.K.Nath, S.S.Sikder,K.H.Maria, Cation distribution and electromagnetic properties of spinel type Ni–Cd ferrites,J. Phys. Chem. Solids, 74 (9), 1316 (2013); https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2013.04.011.

M.R. Patil, M. K. Rendale, S. N. Mathad and R. B. Pujar, Electrical and magnetic properties of Cd+2 doped Ni-Zn ferrites, J. Inorganic and Nano-Metal Chemistry, 47(8), 1145 (2017);https://doi.org/10.1080/24701556.2017.1284097.

A.A. Kadam, S.S.Shinde, S.P.Yadav, P.S.Patil, K.Y.Rajpure, Structural, morphological, electrical and magnetic properties of Dy doped Ni–Co substitutional spinel ferrite, J. Magn. Magn. Mater.,329, 59 (2013); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.10.008.

M.Rahimi, M. Eshraghi, P. Kameli, Structural and magnetic characterizations of Cd substituted nickel ferrite nanoparticles, Ceram. Inter.4 (10),15569 (2014); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.07.033.

A.N. Alquarni, M.A. Almessiere, S. Guner, M. Sertkol, S.E. Shirsath, N. Tashkandi, A.Baykal, Structural and magnetic properties of hydrothermally synthesized Bi-substituted Ni–Co nanosized spinel ferrites,Ceram. Inter. 48, 5450 (2022); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.11.089.

P.A.Rao, V.Raghavendra, B.Suryanarayana, T.Paulos, N.Murali, P.V.S.K.Phanidhar Varma, R.Giri Prasad, Y.Ramakrishna, K.Chandramouli, Cadmium substitution effect on structural, electrical and magnetic properties of Ni-Zn nano ferrites, Results Phys. 19, 103487 (2020); https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103487.

S. N. Mathad, R. N. Jadhav and Vijaya Puri, Raman studies of Rod-like Bismuth strontium manganites, Euro. J. Appl. Eng. Sci. Res., 1(3),67 (2012).

Dong-Hwang Chen, Xin-Rong He, Synthesis of nickel ferrite nanoparticles by sol-gel method, Mater. Res. Bul., 36(7-8), 1369 (2001); https://doi.org/10.1016/S0025-5408(01)00620-1.

S. S. Bellad,S. C. Watawe, A. M. Shaikh&B. K. Chougule, Cadmium substituted high permeability lithium ferrite, Bull. Mater. Sci., 23, 83 (2000); https://doi.org/10.1007/BF02706546.

C.Tsay, Y.Chiu, C. Lei,Hydrothermally Synthesized Mg-Based Spinel Nanoferrites: Phase Formation and Study on Magnetic Features and Microwave Characteristics, Materials 11, 2274 (2018); https://doi.org/10.3390/ma11112274.

S.A. Mhamad, A.A.Ali, S.S.Mohtar, F.Aziz, M.Aziz, J.Jaafar, N.Yusof, W.Salleh, A.Ismail, S.Chandren,Synthesis of bismuth ferrite by sol-gel auto combustion method: Impact of citric acid concentration on its physicochemical properties, Mater. Chem. Phys., 282, 125983 (2022); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.125983

L. Agusu, M. Firihu, S.Mitsudo, H.Kikuchi, Crystal and microstructure of MnFe2O4 synthesized by ceramic method using manganese ore and iron sand as raw materials, J. Phys.: Conf. Ser., 1153(1), 012056 (2019); https://doi.org/10.1088/1742-6596/1153/1/012056.

B.B. Patil, A.D. Pawar, D.B. Bhosale, J.S. Ghodake, J.B. Thorat, TJ Shinde, Effect of La3+ substitution on structural and magnetic parameters of Ni–Cu–Zn nano-ferrites, J. nanostructure chem., 9(2), 119 (2019); https://doi.org/10.1007/s40097-019-0302-0.

R.Turtelli, M.Atif, N.Mehmood, F.Kubel, K.Biernacka, W.Linert, R.Grossinger, Cz.Kapusta, M.Sikora, Interplay between the cation distribution and production methods in cobalt ferrite, Mater. Chem.Phys., 132, 832 (2012); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2011.12.020.

R.M. Shedam, A.B. Gadkari, S.N. Mathad, M. R. Shedam, Structural and mechanical properties of nanograined magnesium ferrite produced by oxalate coprecipitation method, Int. J. Self-Propagating High-Temp. Synth., 26(1), 75 (2017); https://doi.org/10.3103/S1061386217010113.

S. Irfan, M. Nabi, Y. Jamil, N.Amin, Synthesis of Mn1-xZnxFe2O4 ferrite powder by co-precipitation method, Mater. Sci. Eng., 60, 012048 (2014); https://doi.org/10.1088/1757-899X/60/1/012048.

S.M. Patange, S.E. Shirsath,B.G. Toksha,S.S. Jadhav, K.M. Jadhav, Electrical and magnetic properties of Cr3+substituted nanocrystalline nickel ferrite, J. Appl. Phys., 106(2), 023914 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3176504.

A.B. Kulkarni, S. N. Mathad, Effect of cadmium doping on structural and magnetic studies of Co-Ni ferrites, Sci. Sinter., 53 (3), 407 (2021); https://doi.org/10.2298/SOS2103407K.

H.R.Shashidhargouda, S.N.Mathad, Synthesis and structural analysis of Ni₀.₄₅Cu₀.₅₅Mn₂O₄ by Williamson–Hall and size–strain plot methods, Ovidius Univ. Ann. Chem., 29(2), 122 (2018); https://doi.org/10.2478/auoc-2018-0018.

J.Massoudi, M.Smari, K. Nouri, E.Dhahri, K.Khirouni, S. Bertaina, L.Bessais, El.Hlil, Magnetic and spectroscopic properties of Ni–Zn– Al ferrite spinel: from the nanoscale to microscale, RSC Adv. 10, 34556 (2020); https://doi.org/10.1039/D0RA05522K.

S.A.Patil, S.M.Otari, V.C.Mahajan, M.G.Patil, A.B.Patil, M.K.Soudagar, B.L.Patil, S.R.Sawant, Structural, IR and magnetisation studies on La3+ substituted copper ferrite, Solid State Commun., 78 (1), 39(1991); https://doi.org/10.1016/0038-1098(91)90805-6.

R.D. Waldron, Infrared Spectra of Ferrites, Physical Review, 99, 1727 (1955); https://doi.org/10.1103/PhysRev.99.1727.

M.R. Patil, M.K. Rendale, S.N. Mathad, R.B. Pujar, Structural and IR study of Ni0.5–x Cd x Zn0.5Fe2O4, Int., J. Self-Propag. High Temp. Synth., 24, 241 (2015); https://doi.org/10.3103/S1061386215040081.

R.Vishwarup, S.N.Mathad, Elastic properties of nano Mg1-xCoxFe2O4 (x= 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35 and 0.4) synthesized by co-precipitation method, J. Mater. Sci. Energy Technol., 3, 559 (2020); https://doi.org/10.1016/j.mset.2020.05.006.

G.M. Shweta, L. R. Naik, R.B. Pujar, S.N. Mathad, Influence of Magnesium doping on structural and elastic parameters of Nickel Zinc nanoferrites, Materials Chemistry and Physics, 257(1), 123825 (2021); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123825.

G.M. Shweta, L.R. Naik, R.B. Pujar, S.N.Mathad, Cobalt-Doped Nickel Zinc Nanoferrites by Solution-Combustion Synthesis: Structural and Elastic Parameters, Int. J Self-Propag. High-Temp. Synth. 29, 157 (2020); https://doi.org/10.3103/S1061386220030115.

D. Bouokkeze, J. Massoudi, W. Hzez, M. Smari, A. Bougoffa, K. Khirouni, E. Dhahri, L. Bessais,Investigation of the structural, optical, elastic and electrical properties of spinel LiZn2Fe3O8 nanoparticles annealed at two distinct temperatures, RSC Adv., 9. 40940 (2019); https://doi.org/10.1039/C9RA07569K.