Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (1), 80–97
Single-domain particles of manganese-for-iron substituted M-type barium hexaferrite: synthesis, crystal structure, and magnetic properties
Pavel E. Kazin – Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
Anastasia E. Sleptsova – Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
Alexander V. Vasiliev – Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
Artem A. Eliseev – Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
Robert E. Dinnebier – Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
Sebastian Bette – Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
Corresponding author: Pavel E. Kazin, kazin@inorg.chem.msu.ru
PACS 75.47.Lx; 61.90.+d
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-1-80-97
ABSTRACT Single-phase barium hexaferrite powders with crystallite sizes in a single-domain region and with the general composition BaFe12-xMnxO19, where x = 0, 2, 4, 6, were synthesized applying a citric sol-gel auto-combustion technique with final annealing temperatures of 900 – 1200 °C. The crystal structures were refined, and the magnetic properties were studied. The observed variations in atomic positions with the Mn-for-Fe substitution revealed presence of Mn in three oxidation state +2, +3, and +4, with a preference of Mn2+ to the tetrahedral 4f1 site and Mn4+ to the octahedral 2a and 12k sites. With the Mn-doping, the samples’ magnetization decreased, while coercivity increased and reached 8.4 kOe for x = 6. The rise of the annealing temperature resulted in a slight growth of magnetization with a general tendency of the coercivity to decrease. A Curie temperature decreased with the Mn-doping remaining above room temperature for the maximal doping.
KEYWORDS magnetic materials, ferrites, crystal structure, magnetization, coercivity
ACKNOWLEDGEMENTS The reported study was funded by RFBR, project number 21-53-12002.
FOR CITATION Kazin P.E., Sleptsova A.E., Vasiliev A.V., Eliseev A.A., Dinnebier R.E., Bette S. Single-domain particles of manganese-for-iron substituted M-type barium hexaferrite: synthesis, crystal structure, and magnetic properties. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (1), 80–97.
[In Russian] П.Е. Казин, А.Е. Слепцова, А.В. Васильев, А.А. Елисеев, Р.Е. Диннебир, С. Бетте
Монодоменные частицы гексаферрита бария с замещением железа на марганец: синтез, кристаллическая структура и магнитные свойства
УДК 546.03
АННОТАЦИЯ С использованием цитратного золь-гель метода с самораспространяющимся термическим процессом и финальным отжигом прекурсоров при 900 – 1200 °C были синтезированы порошки гексаферрита с размерами кристаллитов в монодоменном диапазоне общего состава BaFe12-xMnxO19, где x = 0, 2, 4, 6. Были уточнены их кристаллические структуры и изучены магнитные свойства. Наблюдаемые вариации в положении атомов при замещении Fe на Mn указывали на присутствие Mn в степенях окисления +2, +3 и +4 с предпочтением Mn2+ к тетраэдрической позиции 4f1 и Mn4+ к октаэдрическим позициям 2a и 12k. При допировании Mn намагниченность образцов уменьшалась, в то время как коэрцитивная сила возрастала, достигая 8.4 кЭ для x = 6. Рост температуры отжига приводил к небольшому росту намагниченности с общей тенденцией уменьшения коэрцитивной силы. Температура Кюри понижалась с допированием Mn, оставаясь выше комнатной при максимальном допировании.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА магнитные материалы, ферриты, кристаллическая структура, намагниченность, коэрцитивная сила.
