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31.08.2018 | Ausgabe 21/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 21/2018

Preparation of cobalt substituted zinc ferrite nanopowders via auto-combustion route: an investigation to their structural and magnetic properties

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 21/2018
Autoren:
Jindi Feng, Rui Xiong, Yong Liu, Fangyi Su, Xueke Zhang

Abstract

CoxZn1−xFe2O4 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) nanopowders were fabricated via auto-combustion synthesis followed by calcined treatment. The structural, morphological, compositional and magnetic properties of the as-synthesized samples were decided by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, specific surface area and Physical Property Measurement System analyses, respectively. The XRD patterns revealed all annealed cobalt substituted zinc nanoferrites display a single phase cubic spinel structure, the decrease in lattice constant with increasing Co2+ ions concentration is related to the lattice shrinkage originated from the replacement of Zn2+ ions (ionic radii of 0.82 Å) by Co2+ ions (ionic radii of 0.78 Å); the increase of crystallite size with increasing Co2+ ions content can be attributed to the less exothermic for the formation of cobalt ferrite than that for zinc ferrite. The MH curves revealed that there are unsaturated magnetization and negligible hysteresis loops for all samples with lower cobalt concentration (x = 0, 0.1, 0.2, and 0.3), implying a superparamagnetic behavior; while the Co0.4Zn0.6Fe2O4 nanoparticles (x = 0.4) show ferromagnetism at room temperature. The M–T relations inferred the substitution of cobalt ions can remarkably enhance Curie temperature of the as-prepared Co–Zn ferrite nanoparticles. At room temperature lower cobalt-substituted zinc nanoferrites tend to show superparamagnetism while higher cobalt-substituted zinc nanoferrites prefer to present ferromagnetism.

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