Получение ферритовой керамики BaFe(11,9-х)Mn0,1TixO19 методом твердофазной реакции

Получение ферритовой керамики BaFe(11,9-х)Mn0,1TixO19 методом твердофазной реакции

Автор: Павлова Ксения Петровна, Живулин Владимир Евгеньевич, Солизода Иброхими Ашурали, Пунда Александр Юрьевич, Стариков Андрей Юрьевич, Шерстюк Дарья Петровна, Винник Денис Александрович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry

Рубрика: Физическая химия

Статья в выпуске: 1 т.14, 2022 года.

Бесплатный доступ

Гексаферрит бария - один из таких материалов, который нашел применение в области электроники, энергетики. Важны его особые магнитные свойства: высокая коэрцитивная сила, магнитная проницаемость и т. д. В последнее время к блочной структуре этого материала проявлен большой интерес со стороны научного сообщества, что выражено в высокой публикационной активности. Однако до сих пор не представлен исчерпывающий обзор структуры и свойств замещённого марганцем и титаном гексаферрита бария. Именно эти легирующие элементы, согласно теоретическим обоснованиям, должны в значительной мере модифицировать кристаллическую решётку и свойства исследуемого объекта. В данной работе объектом исследования являются ферритные материалы со структурой магнетоплюмбита. Целью исследования является получение замещённого феррита состава BaFe(11,9-x)Mn0,1TixO19, где x = 0,1; 0,5 и 1. В ходе исследования была отработана технология получения исследуемого вещества методом твердофазного синтеза. Показано, что оптимальная температура синтеза составляет 1400 °С при выдержке 5 часов. Контроль химического состава осуществляли с помощью сканирующей электронной микроскопии с функцией микроанализа. Также было определено, что полученные керамические образцы имеют большое количество микропор, средний размер которых лежит в диапазоне 5-50 мкм. Оценка параметров элементарной ячейки синтезируемого вещества проведена с помощью рентгеноструктурного анализа. Выявлена немонотонность изменения параметров элементарной ячейки. Установлена корреляция в изменении температуры Кюри с увеличением концентрации легирующих элементов методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Еще

Гексаферрит бария, замещение железа титаном и марганцем, керамика, твердофазный синтез

Короткий адрес: https://sciup.org/147236618

IDR: 147236618   |   DOI: 10.14529/chem220114

Список литературы Получение ферритовой керамики BaFe(11,9-х)Mn0,1TixO19 методом твердофазной реакции

  • Кристаллическая структура, магнитные и микроволновые свойства твердых растворов BaFe12−xGaxO19 (0.1 ≤ x ≤ 1.2) / А.В. Труханов, С.В. Труханов, В.А. Турченко и др. // Физика твердого тела. – 2016. T. 58, вып. 9. – С. 1733–1738.
  • Electromagnetic and Microwave Absorption Properties of BaMgxCo1−xTiFe10O19 / J. Chen, P. Meng, M.Wang et al. / J. Alloys Compd. – 2016. – vol. 679. – pp. 335–340. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.04.001.
  • Устинов, А. Ферритовые материалы для устройств СВЧ-электроники. Основные критерии выбора / А. Устинов, В. Кочемасов, Е. Хасьянова // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2015. – № 8. – С. 86–92.
  • Твердофазный синтез частично замещенного титаном гексаферрита бария BaFe12–xTixO19 / Д.А. Винник, Д.С. Клыгач, А.С. Чернуха и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2017. – Т. 17, № 3. – С. 28–33. DOI: 10.14529/met170304.
  • Мультиферроидные свойства и структурные особенности Al-замещенных гексаферритов бария M-типа / А.В. Труханов, С.В. Труханов, В.Г. Костишин и др. // Физика твердого тела. – 2017. – Т. 59, № 4. – С. 721–729.
  • AC Susceptibility and Hyperfine Interactions of Mg-Ca Ions Co-Substituted BaFe12O19 Nanohexaferrites / M.A. Almessiere, Y. Slimani, H.Güngüneş et al. // Ceram. Int. – 2019. – Vol. 45, iss. 8. – P. 10048–10055. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.02.050
  • Influence of Zn Substitution on Structural, Microstructural and Dielectric Properties of Nanocrys-talline Nickel Ferrites / S. Sharma, K. Verma, U. Chaubey et al. // Mater. Sci. Eng. B–Adv. – 2010. – Vol. 167, iss. 3. – P. 187–192. DOI: 10.1016/j.mseb.2010.02.015.
  • Control of Electromagnetic Properties in Substituted M-Type Hexagonal Ferrites / A.V. Trukhanov, V.G. Kostishyn, L.V. Panina et al. // J. Alloys Compd., 2018, vol. 754. pp. 247–256. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.150.
  • Electronic Structure and Multiferroic Properties of (Y, Mn)-Doped Barium Hexaferrite Com-pounds / P.D. Thang, N.H. Tiep, T.A. Ho, et al. // J. Alloys Compd. – 2021. – Vol. 867. – No. 158794. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158794
  • Винник, Д.А. Получение монокристаллов BaFe10,5Mn1,5O19 из раствора / Д.А. Винник, И. Захарчук, Э. Ляхдеранта // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 28–33. DOI: 10.14529/met160204.
  • Magnetic Properties and Mössbauer Spectroscopy of Cu-Mn Substituted BaFe12O19 Hexafer-rites / A. Baykal, H. Güngüneş, H. Sözeric, et al. // Ceram. Int. – 2017. – Vol. 43, iss. 17. – P. 15486–15492. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.08.096.
  • Synthesis and Properties of Barium Ferrite Nano-Powders by Chemical Co-Precipitation Me-thod / S.L. Hu, J. Liu, H.Y. Yu, Z.W. Liu // J. Magn. Magn. Mater., 2019. – Vol. 473. – P. 79–84. DOI:10.1016/j.jmmm.2018.10.044.
  • Influence of Titanium Substitution on Structure, Magnetic and Electric Properties of Barium Hexaferrites BaFe12−xTixO19 / D.A. Vinnik, V.E. Zhivulin, A.Yu. Starikov et al. // J. Magn. Magn. Mater., 2020. – Vol. 498. – No. 166117. DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.166117.
  • Hydrothermal Synthesis of Pure BaFe12O19 Hexaferrite Nanoplatelets Under High Alkaline System / L. Zhao, X. Lv, Y.Wei, et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2013. – Vol. 332. – P. 44–47. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.11.056. 15. Синтез и структура керамики бизамещенного гексаферрита M-типа BaFe(11,5–x)Ti0,5AlxO19 / И.A. Солизода, В.Е. Живулин, Д.П. Шерстюк и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». – 2020. – Т. 12, № 4. – С. 110–119. DOI: 10.14529/chem200408.
  • Mn-Doped (Ba, Y)Fe12O19 Hexaferrites: Crystal Structure and Oxidation States of Mn and Fe / P.D. Thang, T.A. Ho, N.T. Dang et al. // Curr. Appl. Phys. – 2020. – Vol. 20, iss. 11. – P. 1263–1267. DOI: 10.1016/j.cap.2020.08.018.
  • Bsoul, I. Structural and Magnetic Properties BaFe12−2xTixRuxO19 / I. Bsoul, S.H. Mahmood, Abdel-Fatah Lehlooh // J. Alloys Compd. – 2010. – Vol. 498, iss. 2. – P. 157–161. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.03.142.
  • Microwave Properties of Aluminum-Substituted Barium Hexaferrite BaFe12-xAlxO19 Ceramics in the Frequency Range of 32–50 GHz / M.G. Vakhitov, D.S. Klygach, D.A. Vinnik et al. // J. Alloys Compd. – 2020. – Vol. 816. – No. 152682. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152682.
  • Влияние ионов Mn2+ на магнитную микроструктуру гексаферритов / Ш.Ш. Башкиров, А.Б. Либерман, А.А. Валиуллин // Физика твердого тела. – 2000. – T. 42, вып. 1. – C. 76–80.
  • Microstructural and Magnetic Properties of Ti2+-Mn4+ Substituted Barium Hexaferrite / M. Ma-nawan, A. Manaf, B. Soegijono, et al. // Adv. Mater. Res. – 2014. – Vol. 896. – P. 401–405. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.896.401
  • Sözeri, H. Magnetic, Dielectric and Microwave Properties of M–Ti Substituted Barium Hex-aferrites (M=Mn2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+) / H. Sözeri, H. Deligöz, H. Kavas, A. Baykal // Ceram. Int. – 2014. –Vol. 40, iss. 6. – P. 8645–8657. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.01.082
  • Wong-Ng W, McMurdie H, Paretzkin B, Hubbard C, Dragoo A. JCPDS card No. 39-1471. NBS (USA), ICDD Grant-in Aid. 1988
  • Shannon, R.D., Prewitt, C.T. Effective Ionic Radii in Oxides and Fluorides // Acta Cryst. B. – 1969. –Vol. 25. – P. 925–946.
  • In Situ Generated Dense Shellengaged Ostwald Ripening: A Facile Controlled-Preparation for BaFe12O19 Hierarchical Hollow Fiber Arrays / Mou F.-Z., Guan J.-G., Sun Z.-G. et al. // J. Solid State Chem. – 2010. – Vol. 183. – P. 736–743.
  • Watanabe, K. Growth of Minute Barium Ferrite Single Crystals from a Na2O-B2O3 Flux Sys-tem / K. Watanabe // J. Cryst. Growth. – 1996. – Vol. 169. – P. 509–518.
  • Synthesis, Structure and Properties of Barium and Barium Lead Hexaferrite / S.A. Gudkova, D.A. Vinnik, V.E. Zhivulin et al. // J. Magn. Magn. Mater. – 2019. – Vol. 470. – P. 101–104. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.11.114
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp