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Erschienen in: Journal of Materials Science 19/2013

01.10.2013

Preparation and characterization of nanosized magnesium ferrite powders by a starch-gel process and corresponding ceramics

verfasst von: Roberto Köferstein, Till Walther, Dietrich Hesse, Stefan G. Ebbinghaus

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 19/2013

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Abstract

The synthesis and characterization of nanosized MgFe2O4 by a starch-gel method is described herein. A phase-pure nanosized MgFe2O4 powder (1a) was obtained after calcining a (MgFe)-starch gel at 550 °C. The powder has a specific surface area of 60.6 m2/g and a crystallite size of 9 nm. TEM investigations reveal particles in the range of 7–15 nm. The activation energy of the crystallite growth process was calculated as 89 ± 14 kJ/mol. The shrinkage and sintering behaviour of resulting compacts were studied. UV–Vis investigations of the nanosized powder 1a reveal an optical band gap of 2.38 eV, whereas calcination at 1100 °C (powder 1g) leads to a crystallite size of 129 nm and a band gap of 2.16 eV. Magnetization loops at 300 K and the temperature dependence of both the field-cooled and the zero-field-cooled magnetization indicate a superparamagnetic behaviour. The blocking temperature for powder 1a was determined as 140 K at a field of H = 500 Oe. We found different saturation magnetizations (M s) depending on the calcination temperature. Calcination at 550 °C (1a) results in M s = 20.0 emu/g which increases with calcination temperature to a maximum of 37.7 emu/g for powder 1e calcined at 900 °C. Ceramic bodies sintered between 1450 and 1600 °C exhibit M s values of 25–28 emu/g. Magnetic investigations at 10 K on powders 1a1g show hysteresis loops with coercivities up to 950 Oe, remanences to 10 emu/g and M s values to 50.4 emu/g. Additionally, the nanoscaled powders show a shift of the hysteresis loops.

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Metadaten
Titel
Preparation and characterization of nanosized magnesium ferrite powders by a starch-gel process and corresponding ceramics
verfasst von
Roberto Köferstein
Till Walther
Dietrich Hesse
Stefan G. Ebbinghaus
Publikationsdatum
01.10.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 19/2013
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-013-7447-x

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