Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (2), 233–239
Structural, magnetic and electrochemical studies on ZnxMg1-xFe2O4 nanoparticles prepared via solution combustion method
KirillD. Martinson – Ioffe Institute, Saint Petersburg, Russia; martinsonkirill@mail.ru
Alexander A. Murashkin – Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”, Saint Petersburg, Russia; murashkin1999@list.ru
Artem A. Lobinsky – Ioffe Institute, Saint Petersburg, Russia; lobinski.a@mail.ru
DanilD. Maltsev – Ioffe Institute, Saint Petersburg, Russia; dm.work.ac@gmail.com
Kezhen Qi – College of Pharmacy, Dali University, Dali, China; qkzh2003@aliyun.com
Jiaguo Yu – China University of Geosciences, Wuhan, China; yujiaguo93@cug.edu.cn
Oksana V. Almjasheva – Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”, Saint Petersburg, Russia; almjasheva@mail.ru
Vadim I. Popkov – Ioffe Institute, Saint Petersburg, Russia; vip-07@yandex.ru
Corresponding author: K.D. Martinson, martinsonkirill@mail.ru
PACS 61.46.Df, 75.50.Gg, 75.75.Fk
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-2-233-239
ABSTRACT Zinc-manganese ferrite nanoparticles, denoted as ZnxMg1-xFe2O4 where x ranges from 0 to 1, were synthesized via solution combustion employing glycine as the organic fuel at a stoichiometric redox ratio. The resultant compositions underwent comprehensive characterization utilizing scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and powder X-ray diffractometry. Magnetic and electrochemical properties were meticulously examined using a vibrating magnetometer and cyclic voltmeter, respectively. Analysis revealed an average particle size ranging from 24.9 to 30.8 nm across all synthesized samples, with degrees of crystallinity reaching 93–96%. Notably, variations in the magnetic behavior were observed depending on the magnesium content within the samples. The highest magnetic parameters were recorded for Zn0.4Mg0.6Fe2O4 (Ms = 27.78 emu/g, Mr = 3.77 emu/g, and Hc = 21.4 Oe). Furthermore, the electrochemical capacity of the synthesized powders exhibited dependency on the incorporation of magnesium cations into the crystal lattice. These findings underscore the significance of magnesium content in modulating the magnetic and electrochemical properties of ZnxMg1-xFe2O4 nanoparticles synthesized via solution combustion.
KEYWORDS zinc-manganese ferrite, nanoparticles, magnetic properties, electrochemical properties.
ACKNOWLEDGEMENTS The reported study was funded by Russian Science Foundation (grant no. 21-73-10070).
FOR CITATION Martinson K.D., Murashkin A.A., Lobinsky A.A., Maltsev D.D., Qi K., Yu J., Almjasheva O.V., Popkov V.I. Structural, magnetic and electrochemical studies on ZnxMg1-xFe2O4 nanoparticles prepared via solution combustion method. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (2), 233–239.
[In Russian] К.Д. Мартинсон, А.А. Мурашкин, А.А. Лобинский, Д.Д. Мальцев, K. Qi, J. Yu, О.В. Альмяшева, В.И. Попков
Структурные, магнитные и электрохимические исследования наночастиц ZnxMg1-xFe2O4, полученных методом растворного горения
УДК 537.6, 544.1, 543.5
АННОТАЦИЯ Наночастицы цинк-марганцевого феррита, обозначенные как ZnxMg1-xFe2O4, где x находится в диапазоне от 0 до 1, были синтезированы методом растворного горения с использованием глицина в качестве органического топлива при стехиометрическом окислительно-восстановительном соотношении. Полученные композиции прошли комплексную характеризацию с использованием сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и порошковой рентгеновской дифрактометрии. Магнитные и электрохимические свойства тщательно исследовали с помощью вибрационного магнитометра и циклического вольтметра соответственно. Анализ выявил средний размер частиц во всех синтезированных образцах от 24,9 до 30,8 нм, степень кристалличности достигала 93-96%. Примечательно, что наблюдались изменения магнитного поведения в зависимости от содержания магния в образцах. Самые высокие магнитные параметры зафиксированы для Zn0.4Mg0.6Fe2O4 (Ms = 27,78 эме/г, Mr = 3,77 эме/г, Hc = 21,4 Э). Кроме того, электрохимическая емкость синтезированных порошков зависела от включения катионов магния в кристаллическую решетку. Эти результаты подчеркивают значимость содержания магния в модуляции магнитных и электрохимических свойств наночастиц ZnxMg1-xFe2O4, синтезированных методом растворного горения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА цинк-марганцевый феррит, наночастицы, магнитные свойства, электрохимические свойства
