Preparation of strontium hexaferrite based materials by solution combustion: the effect of charges arising in precursors and an external magnetic field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The formation of electric charges during the synthesis of complex oxide materials based on strontium hexaferrite SrFe12O19, including doped with lanthanum and cobalt ions, via the combustion of nitrate-organic precursors has been established. Precursors included polyvinyl alcohol or glycine as organic component. The intensity of charge generation was lower for precursors containing a larger amount of organic component. Data on the magnetic characteristics of the samples were obtained: magnetization, coercive force. The influence of an external magnetic field during the synthesis of hexaferrites significantly affected the coercive force of the samples and allowed to increase its values due to the formation of extended ensembles of nanoparticles. At the same time, such an effect on samples with a relatively low level of charge generation during precursor combustion was more effective. The relationship between the factors influencing the formation of extended aggregates is analyzed. The Sr0.8La0.2Fe11.8Co0.2O19 samples had the maximum coercive force. One of the techniques for increasing the coercive force is a two-stage thermomagnetic treatment, including a low-temperature stage. The formation of branched extended structures at the macro- and micro-levels was found during the combustion of glycine-containing precursors.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Ostroushko

Ural Federal University

Author for correspondence.
Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

I. D. Gagarin

Ural Federal University

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

E. V. Kudyukov

Ural Federal University

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

T. Yu. Zhulanova

Ural Federal University

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

A. E. Permyakova

Ural Federal University

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

O. V. Russkikh

Ural Federal University

Email: alexander.ostroushko@urfu.ru
Russian Federation, Yekaterinburg, 620002

References

  1. Luo H., Rai B.K., Mishra S.R. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324. № 17. P. 2602. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.02.106
  2. Korsakova A.S., Kotsikau D.A., Haiduk Y.S. et al. // Condens. Matter Interph. 2020. V. 22. № 4. P. 466. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/3076
  3. Zhernovoy A.I., Diachenko S.V. // Nauch. Priborost. 2016. V. 26. № 1. P. 54. https://doi.org/10.18358/np-26-1-i5457
  4. Liu S. // Mod. Phys. Lett. B. 2020. V. 34. № 3. P. 2050043. https://doi.org/10.1142/S0217984920500438
  5. Berezhnaya M.V., Al’myasheva O.V., Mittova V.O. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. № 4. P. 626. https://doi.org/10.1134/S1070363218040035
  6. Wang J., Zhu Y., Chen Q. // Int. J. Mod. Phys. B. 2005. V. 19. № 12. P. 2053. https://doi.org/10.1142/S0217979205029626
  7. Zhernovoi A.I., Komlev A.A., D’yachenko S.V. // Tech. Phys. 2016. V. 61. № 2. P. 302. https://doi.org/10.1134/S1063784216020274
  8. Thomas N., Shimna T., Jithin P.V. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 462. P. 136. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.05.010
  9. Naderi P., Masoudpanah S.M., Alamolhoda S. // Appl. Phys. A. 2017. V. 123. № 11. P. 702. https://doi.org/10.1007/s00339-017-1304-8
  10. Aravind G., Raghasudha M., Ravinder D. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 406. P. 110. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.12.087
  11. Kombaiah K., Vijaya J.J., Kennedy L.J. et al. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 221. P. 11. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.09.012
  12. Nforna E.A., Tsobnang P.K., Fomekong R.L. et al. // R. Soc. Open Sci. 2021. V. 8. № 2. P. 201883. https://doi.org/10.1098/rsos.201883
  13. Martinson K.D., Belyak V.E., Sakhno D.D. et al. // J. Alloys Compd. 2022. V. 894. P. 162554. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162554
  14. Martinson K.D., Kondrashkova I.S., Chebanenko M.I. et al. // J. Rare Earths. 2022. V. 40. № 2. P. 296. https://doi.org/10.1016/j.jre.2021.01.001
  15. Martinson K.D., Sakhno D.D., Belyak V.E. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2020. V. 29. № 4. P. 202. https://doi.org/10.3103/S106138622004007X
  16. Martinson K.D., Cherepkova I.A., Panteleev I.B. et al. // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2019. V. 28. № 4. P. 266. https://doi.org/10.3103/S1061386219040101
  17. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Danilovich D.P. et al. // Inorg. Mater. 2020. V. 56. № 12. P. 1271. https://doi.org/10.1134/S0020168520120110
  18. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Sokolov V.V. et al. // J. Nanopart. Res. 2018. V. 20. № 2. P. 17. https://doi.org/10.1007/s11051-018-4125-6
  19. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Sokolov V.V. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2016. V. 86. № 10. P. 2256. https://doi.org/10.1134/S1070363216100030
  20. Lomanova N.A., Tomkovich M.V., Osipov A.V. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2019. V. 89. № 9. P. 1843. https://doi.org/10.1134/S1070363219090196
  21. Ostroushko A.A., Russkikh O.V., Maksimchuk T.Yu. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 15. P. 21905. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.04.208
  22. Ostroushko A.A., Maksimchuk T.Yu., Permyakova A.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 6. P. 799. https://doi.org/10.1134/S0036023622060171
  23. Ostroushko A.A., Zhulanova T.Yu., Kudyukov E.V. et al. // Phys. Chem. Aspects of the Study of Clusters, Nanostruc. Nanomater. 2022. № 14. P. 820. https://doi.org/10.26456/pcascnn/2022.14.820
  24. Ostroushko A.A., Russkikh O.V. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2017. P. 476. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2017-8-4-476-502
  25. Отрицательные ионы / Пер. с англ. под ред. Мейлихова Е.З., Радцига А.А. c предисл. Смирнова Б.М. М.: Мир, 1979.
  26. Смирнов Б.М. Отрицательные ионы. М.: Атомиздат, 1978.
  27. Ostroushko A.A., Sennikov M.Yu. // Russ. J. Inorg. Chem. 2005. V. 50. № 6. P. 933. http://www.scopus.com/inward/record.url?scp = 23844539057&partnerID = 8YFLogxK
  28. Ostroushko A.A., Sennikov M.Yu. // Russ. J. Inorg. Chem. 2008. V. 53. № 8. P. 1172. https://doi.org/10.1134/S0036023608080032
  29. Ostroushko A.A. // Inorg. Mater. 2004. V. 40. № 3. P. 259. https://doi.org/10.1023/B:INMA.0000020524.35838.de
  30. Yao G., Wang F., Wang X. et al. // Energy. 2010. V. 35. № 5. P. 2295. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.02.017
  31. Wang D., Pan J., Zhu D. et al. // Sci. Total Environ. 2022. V. 830. P. 154712. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154712
  32. Xie Y., Wang M., Wang X. et al. // J. Clean. Prod. 2022. V. 337. P. 130549. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130549
  33. Никитин В.А. Лекции по теплотехнике. Оренбург: ОГУ, 2011.
  34. Cai Y., Zou H., Qu G. et al. // Environ. Technol. Innov. 2022. V. 28. P. 102958. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102958
  35. Fossdal A., Einarsrud M.-A., Grande T. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. № 8. P. 2933. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.05.007
  36. Gubin S.P., Koksharov Y.A., Khomutov G.B. et al. // Russ. Chem. Rev. 2005. V. 74. № 6. P. 489. https://doi.org/10.1070/RC2005v074n06ABEH000897
  37. Shankar A., Safronov A.P., Mikhnevich E.A. et al. // Soft Matter. 2017. V. 13. № 18. P. 3359. https://doi.org/10.1039/C7SM00534B
  38. Walker D.A., Kowalczyk B., De La Cruz M.O. et al. // Nanoscale. 2011. V. 3. № 4. P. 1316. https://doi.org/10.1039/C0NR00698J
  39. Skomski R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. № 20. P. R841. https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/20/202
  40. Ivanov A.O., Zubarev A. // Materials. 2020. V. 13. № 18. P. 3956. https://doi.org/10.3390/ma13183956
  41. Mikhnevich E.A., Chebotkova P.D., Safronov A.P. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2020. V. 11. № 4. P. 855. https://doi.org/10.1134/S2075113320040267
  42. Kantorovich S.S., Ivanov A.O., Rovigatti L. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 25. P. 16601. https://doi.org/10.1039/C5CP01558H
  43. Almjasheva O.V., Popkov V.I., Proskurina O.V. et al. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2022. V. 13. № 2. P. 164. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2022-13-2-164-180
  44. Almjasheva O.V., Lomanova N.A., Popkov V.I. et al. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2019. V. 10. № 4. P. 428. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2019-10-4-428-437

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffractograms of samples of the gross composition SrFe12O19 (heat treatment at 650 ° C for 48 hours) obtained from nitrate-organic precursors of the following composition (φ = 1): 1 — PVP; 2 — PVS; 3 — glycine.

Download (149KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Values of the coercive force Hc (a) and the residual specific magnetization MR (b) for SrFe12O19 samples at different annealing temperatures.

Download (86KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Coercive force of SrFe12O19 samples depending on the applied magnetic field (a) and the intermediate annealing temperature (b) at field strengths of 3 (1) and 10 kE (2).

Download (89KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Coercive force of samples synthesized with different amounts of PVS (φ = 1 — curve 1; φ = 2 — curve 2).

Download (64KB)
Indexing metadata
6. 5. Volumetric aggregation of SrFe12O19 nanoparticles (a), the appearance of extended aggregates of nanoparticles (b, c), largely disaggregated particles (d).

Download (378KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Interaction potentials of nanoparticles (a), curves from top to bottom: electrostatic repulsion at precursor charges equivalent to 1, 10, 100 V, respectively; magnetic interaction, van der Waals forces; resulting curves for the same charge values (b): from top to bottom - 100, 10 and 1 V.

Download (112KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Electron micrographs of strontium hexaferrite samples obtained from precursors containing glycine: a, b, c — the appearance of a jagielike structure; d — the same on the slice; e — the inner part of the “fiber”.

Download (421KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».