Катіонний розподіл у наночастинках феритів складу ZnxFe3-xO4

Анотація

Методом хімічної конденсації синтезовано нанодисперсні порошки цинкзаміщеного магнетиту Zn_xFe_3-xO₄ з вмістом іонів цинку х = 0.0 ÷ 0.5. Рентгенівські спектри показали однофазність порошків та їх належність до кубічної структури фериту типу шпінелі. За результатами рентгенівських та електронно-мікроскопічних досліджень визначені розміри частинок для усіх синтезованих систем. Середній розмір частинок феритів за даними отриманими з рентгенівських спектрів з використанням формули Селякова-Ширера склав ~ 7 нм, при максимальному розмірі частинок близько 10 нм. За даними мікроскопії діапазон розмірів частинок склав 3 ÷ 13 нм із середнім значенням у 6.5 нм. Проведено дослідження катіонного розподілу двома способами. В якості першого способу було обрано метод Пуа, який заснований на зв'язку між параметром решітки а й характеристичними відстанями катіон-аніон. Другим способом було вибрано визначення катіонного розподілу за результатами вимірювання намагніченості. При цьому використовувалася формула зв'язку питомої намагніченості при 0 К з числом магнетонів Бора на формульну одиницю. При цьому в формулу була введена поправка, пов'язана з малим розміром частинок і, відповідно, великим пайовим внеском приповерхневої області зі «скошеною» магнітною структурою. Було виміряно параметри кристалічної решітки і намагніченість. Отримані дані лягли в основу розрахунків катіонного розподілу, згідно з яким ферити з концентрацією х ≤ 0.2 мають обернену структуру шпінелі, тобто іони цинку локалізуються тільки в октаедричних позиціях, а при концентрації 0.3 ≤ х ≤ 0.5 – змішану структуру шпінелі з мінімальним ступенем оберненості 80% при концентрації іонів цинку х = 0.5.