نویسندگان
1 دانشگاه شهید چمران اهواز
2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
در مقاله حاضر، خصوصیات ساختاری و قابلیت جذب امواج میکروی نانوذرات آهن و نانوذرات هسته- پوسته آهن- کربن مورد مطالعه قرار گرفته است. نانوذرات مورد مطالعه با استفاده از روش هیدروترمال و با احیای نانوذرات هماتیت در حین عملیات حرارتی در محیط آرگون- هیدروژن تولید شدند. گذار فاز هماتیت به آهن در فرایند احیاء با استفاده از الگوهای پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج الگوهای XRDحاکی از آن هستند که گذار فاز هماتیت به آهن در مورد نانوذرات آهن، پس از 30 دقیقه حرارتدهی تکمیل میشود ولی درباره نانوکپسول های آهن- کربن زمان مورد نیاز برای تکمیل گذار فاز 65 دقیقه است و قبل از آن، فاز ناخالصی ووستیت
(FeO) همچنان در الگوهای پراش قابل مشاهده است. حلقه های پسماند مغناطیسی و طیف های تراوایی مغناطیسی و گذردهی الکتریکی نانوذرات آهن و نانوکپسول های Fe-C
نیز مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی طیف های ε و µدر بازده بسامدی GHz 1-18نشان داد که ایجاد پوشش کربن بر خواص امواج میکروی نانوذرات آهن تأثیرگذار است و منجر به کاهش گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی در کامپوزیت های حاوی نانوذرات آهن میگردد
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Study of hematite-iron phase transformation during iron-carbon core-shell nanoparticles synthesis and investigation of their magnetic and microwave properties
نویسندگان [English]
- Omid Khani 1
- Morteza Zargar Shoushtari 1
- Mohammad Jazirehpour 2
- Mansoor Farbod 1
1
2
چکیده [English]
The structural properties and microwave absorption capability of the iron nanoparticles and iron-carbon core-shell nanoparticles have been studied, in the present paper. The investigated nanoparticles were synthesized by hydrothermal route and by reduction of hematite nanoparticles during annealing in argon-hydrogen atmosphere. Hematite-iron phase transformation during the reduction process has been studied by X-ray diffraction (XRD). XRD patterns showed that in iron nanoparticles, hematite-iron phase transformation was completed after 30 min annealing whereas about iron-carbon nanoparticles, the phase transformation completion occurred after 65 min, and before 65 min annealing, wustite (FeO) phase was still present in XRD patterns. M-H loops and relative complex permittivity (ε) and permeability (µ) of the iron nanoparticles and iron-carbon nanocapsules were investigated too. According to the ε and µ spectra in 1-18 GHz, the carbon shell can affect microwave properties of the iron nanoparticles. Carbon shell can reduce microwave permeability and permittivity of the composites containing iron nanoparticles.
کلیدواژه‌ها [English]
- Iron-carbon core-shell nanoparticles
- Hydrothermal method
- Hematite-iron phase transformation
- microwave absorber
2. M Jazirehpour and S A Seyyed Ebrahimi, J. Alloys Compd. 639 (2015) 280.
3. M H Shams, S M A Salehi, and A Ghasemi, Mater. Lett. 62 (2008) 1731.
4. P Kameli, Z Mosleh, M Ranjbar, and H Salamati, Iranian Journal of Physics Research 14, 4 (2015) 341.
5. K Rozanov, D Petrov, A Maratkanova, and A Chulkina, and S Lomayeva, Phys. Met. Metallogr. 115 (2014) 642.
6. L Qiao, R Han, T Wang, L Tang, and F Li, J. Magn. Magn. Mater. 375 (2015) 100.
7. S Yan, S Dai, H Ding, Z Wang, and D Liu, J. Magn. Magn. Mater. 358 (2014) 170.
8. Y Yang, Z W Li, C P Neo, and J Ding, J. Phys. Chem. Solids 75 (2014) 230.
9. R Han, L Qiao, T Wang, and F s Li, J. Alloys Compd. 509 (2011) 2734.
10. H Huang, X F Zhang, B Lv, F H Xue, A Shah, L Su, J G Yan, M Yao, and X L Dong, J. Appl. Phys. 113 (2013) 084312.
11. Khani, M Zargar Shoushtari, and M Farbod, Physica B: Condens. Matter. 477 (2015) 33.
12. X Liu, D Geng, H Meng, P Shang, and Z Zhang, Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 173117.
13. X Liu, G Zhou, S W Or, and Y Sun, RSC Adv. 4 (2014) 51389.
14. Y Du, W Liu, R Qiang, Y Wang, X Han, J Ma, and P Xu, ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2014) 12997.
15. R Ghosh Chaudhuri, and S Paria, Chem. Rev. 112 (2011) 2373.
16. Q He, Z Zhang, J Xiong, Y Xiong, and H Xiao, Opt. Mater. 31 (2008) 380.
17. J Gu, S Li, M Ju, and E Wang, J. Cryst. Growth 320 (2011) 46.
18. C Cao, Z Ma, C Ma, W Pan, Q Liu, and J Wang, Mater. Lett. 88 (2012) 61.
19. Karaagac, J Supercond. Nov. Magn. 26 (2013) 1707.
20. Karaagac, H Kockar, B Ebin, and S Gurmen, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24 (2013) 2602.
21. W Liu, J Y Lim, M A Saucedo, A N Hayhurst, S A Scott, and J S Dennis, Chem. Eng. Sci. 120 (2014) 149.
22. C Trevisanut, F Bosselet, F Cavani, and J Millet, Catal. Sci. Tech. 5 (2015) 1280.
23. X Liu, B Li, D Geng, W Cui, F Yang, Z Xie, D Kang, and Z Zhang, Carbon 47 (2009) 470.
24. A Ferrari and J Robertson, Phys. Rev. B 64 (2001) 075414.
25. A C Ferrari and J Robertson, Phys. Rev. B 61 (2000) 14095.
26. H Danan, A Herr, and A J P Meyer, J. Appl. Phys. 39 (1968) 669.
27. P Gelin and B P Karine, IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 45 (1997) 1185.
28. G T Rado, Phys. Rev. 89 (1953) 529.
29. 29. E. Schlomann, J. Appl. Phys. 41 (1970) 204.
30. P Gelin, P Quéffélec, and F Le Pennec, J. Appl. Phys. 98 (2005) 053906.
31. P Gelin and P Queffelec, IEEE. Trans. Magn. 44 (2008) 24.
32. D Polder, Physica 15 (1949) 253.
33. C Kittel, Phys. Rev. 73 (1948) 155.
34. D Polder and J Smit, Rev. Mod. Phys. 25 (1953) 89.
35. C Neo, Y Yang, and J Ding, J. Appl. Phys. 107 (2010) 083906.
36. D M Pozar, Microwave engineering, John Wiley & Sons, New York, (2005).
37. G Tong, W Wu, Q Hua, Y Miao, J Guan, and H Qian, J. Alloys Compd. 509 (2011) 451.
)