Document

Synthesis, structural and magnetic characterization of EuCr1-xFexO3 : nanocrystalline materials prepared by mechano-synthesis and subsequent sintering

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2009
Language
English
English abstract
Single-phased EuCr)-»FeO3 perovskite-related nanocrystalline particles (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0) were synthesized via the prolonged milling of stoichiometric mixtures of Eu2O3, Cr2O3 and a-Fe2O3 followed by sintering. The formation temperatures of the resulting EuCr-/Fe,O3 nanoparticles are ~ 550°C to ~ 800°C lower than those at which the materials are conventionally synthesized. Both the milling time of the initial reactants' mixtures and the formation temperature of the EuCrı-xFe,O3 nanoparticles were found to decrease with increasing Fe content (x). Increasing the x value resulted in decreasing the average crystallite size from ~ 35 nm to ~ 19 nm with concomitant expansion of the unit cell of the resultant EuCr-xFexO3. The nanoparticles, which are generally spherical in shape, were found to cluster with increasing x value. The EuCr/-xFexO3 samples with x < 0.7 were found to be paramagnetic at room temperature, whereas those with x > 0.7 exhibited a weak ferromagnetic behavior and Curie temperatures that increased with increasing x value. The Curie temperature of the nanoparticles with x = 1 (EuFeO3) was found to be ~ 40 K lower than that of larger, conventionally-prepared EuFeO3 particles suggesting that the magnetic anisotropy energy is lowered by virtue of the small size. Mössbauer measurements have shown that only Eu' and Feions are present in the synthesized EuCr-/Fe,O3 samples with no traces for other Eu and Fe oxidation states. In consistency with the abovementioned magnetic properties, the 295K "Eu and "Fe Mössbauer spectra have shown magnetic hyperfine interactions to exist only for the EuCrı-zFe,O3 nanoparticles with x > 0.7. Some superparamagnatic nanoparticles were found to exist in the samples with x = 0.7 and 0.9. Additionally, Mössbauer spectroscopy has shown that the superparamagnetic blocking temperatures as well as the Curie temperatures of all the EuCrı-xFeO3 nanoparticles are higher than 78 K.
Arabic abstract
تم تحضير الجسيمات النانومترية أحادية الطور للمركب ;0,x ) EuCry - Fe = 0. 0, 0 . 1, 0 . 3, 0.5, 0 . 7 , 0 . 9, 1 .0 ) ذو التركيب البلوري المشابه للبروفسكايت عن طريق الطحن المستمر للخليط المولي المكافئ من Eu20 وCr20 و G - Fe2O3 متبوعا بالتسخين. درجات الحرارة اللازمة لتكوين هذه الجسيمات أقل بنحو 550°C إلى 800°C من تلك التي حضرت باستخدام الطريقة الخزفية التقليدية. وجد أن كل من الزمن اللازم لطحن خليط المواد الأولية المتفاعلة ودرجات الحرارة التي تكونت عندها ;0, EuCry- Fe يتناقصان بزيادة تركيز الحديد المعامل x). زيادة تركيز الحديد نتج عنها نقص متوسط الحجم البلوري من حوالي 35 نانومتر إلى 19 نانومتر رافقه توسع في وحدة الخلية ل ;0, EuCry - Fe الناتج من عملية التحضير. لوحظ أن الجسيمات النانومترية الناتجة (ذات الشكل الكروي عامة) تتجمع بزيادة تركيز الحديد. وجد أن عينات ;0, EuCryFe المحضرة التي يكون تركيز الحديد بها أقل من0.7 تكون بارامغناطيسية في درجة حرارة الغرفة مقارنة بتلك التي تركيز الحديد بها يساوي أو أكبر من 0 . 7 حيث أنها تمتلك سلوك فرومغناطيسي ضعيف ودرجات كوري تتزايد بزيادة تركيز الحديد. درجة كوري لجسيمات ال ;EuFe0 النانومترية أقل بحوالي 40K من تلك الجسيمات ذات الحجم الأكبر لنفس المركبات المحضرة بالطريقة الخزفية التقليدية وذلك يدل على أن الطاقة المغناطيسية المتباينة الخواص تقل بتأثير صغر الحجم. أظهرت نتائج مطياف الماسباور وجود أيونات Eu و Fei في العينات المحضرة. بالترابط مع الخصائص المغناطيسية المذكورة سابقا، أظهرت أطياف الماسباور للنظيرين 15Eu و57Fe عند درجة حرارة الغرفة تفاعلات مغناطيسية فائقة الدقة لعينات ال ;0, EuCry - Fe عندما كان تركيز الحديد أكبر من أو مساو ل 0.7 . وجد أن العينات ذات تركيز الحديد 0. 7 و0 . 9 تحتوي على بعض الجزيئات ذات الخاصية السوبربارامغناطيسية. إضافة إلى ذلك أظهر مطياف الماسباور أن درجات الحرارة المانعة لتكون السوبربارامغناطيسية ودرجات الكوري الكل عينات ال ;0, EuCry - Fe أعلى من 78K .
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Theses and Dissertations
0
0
Al-Rashdiyah, Khadija Said Abdullah.
Sultan Qaboos University
2013
Theses and Dissertations
0
0
Al-Hamouda, Abdulmohsen Salem Abdullah.
Sultan Qaboos University
2015
Theses and Dissertations
0
0
, Raqiya Talib RashidAl-Mamariyah
Sultan Qaboos University
2017