Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

The Korean Magnetics Society (한국자기학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Effect of Pressure on the Magnetic Properties of Magnetite Nanoparticles Synthesized Using a High Pressure Homogenizer

고압 균질기의 압력이 마그네타이트 나노입자의 자기 특성에 미치는 영향

  • Ji, Sung Hwa (Department of Research & Development, ILSHINAUTOCLAVE CO.) ;
  • Kim, Hyun Hyo (Department of Research & Development, ILSHINAUTOCLAVE CO.) ;
  • Kim, Hyojin (Department of Materials Science and Engineering, Chungnam National University)
  • Received : 2016.11.23
  • Accepted : 2016.12.13
  • Published : 2016.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We report the effect of pressure varying from 0 to 1500 bar on the magnetic properties of magnetite nanoparticles synthesized from $Fe(OH)_2$ suspension using a high pressure homogenizer without any dispersing agent and oxidant. The observed X-ray diffraction (XRD) patterns showed that all the synthesized nanoparticles had the inverse spinel structure of magnetite. It was found from transmission electron microscopy (TEM) and XRD analysis that the average size of the synthesized magnetite particles could be controlled by the pressure of the high pressure homogenizer. The average particle size was found to range from 21 to 26 nm and decrease with increasing pressure. Magnetic hysteresis measurements performed at room temperature using a vibrating sample magnetometer (VSM) revealed the appearance of a superparamagnetic behavior in the magnetite nanoparticles synthesized at a pressure of 1500 bar.

본 연구에서는 분산제 및 산화제를 전혀 첨가하지 않은 채 고압 균질기를 사용하여 $Fe(OH)_2$ 현탁액으로부터 합성된 마그네타이트 나노입자의 자기 특성에 미치는 공정 압력의 영향을 체계적으로 조사하였다. 관측된 X-선 회절 패턴으로부터 모든 나노입자가 마그네타이트의 역스피넬 구조를 가진다는 것을 알 수 있었다. X-선 회절 및 투과전자현미경 분석 결과로부터 마그네타이트 나노입자의 평균 입자 크기는 고압 균질화 과정의 공정 압력에 의해 조절될 수 있는 것으로 드러났다. 평균 입자 크기는 21에서 26 nm에 이르며, 공정 압력이 증가함에 따라 감소하는 것으로 밝혀졌다. 시료진동형 자화율 측정기를 사용하여 상온에서 측정된 자기 이력 곡선으로부터 1500 bar의 공정 압력 조건에서 합성된 마그네타이트 나노분말이 초상자성 거동을 나타내는 것을확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. E. H. Kim, Y. K. Ahn, and H. S. Lee, J. Alloys Compd. 434, 633 (2007).
  2. M. Arruebo, R. Fernandez-Pacheco, M. R. Ibarra, and J. Santamaria, Nanotoday 2, 22 (2007).
  3. A. Ito, M. Shinkai, H. Honda, and T. Kobayashi, J. Biosci. Bioeng. 100, 1 (2005). https://doi.org/10.1263/jbb.100.1
  4. J. H. Cho, S. G. Ko, Y. K. Ahn, K. C. Song, and E. J. Choi, J. Nanosci. Nanotechnol. 9, 779 (2009). https://doi.org/10.1166/jnn.2009.C023
  5. D. S. Mathew and R.-S. Juang, Chem. Eng. J. 129, 51 (2007). https://doi.org/10.1016/j.cej.2006.11.001
  6. E. J. Choi, Y. K. Ahn, and E. J. Hahn, J. Korean Phys. Soc. 53, 2090 (2008). https://doi.org/10.3938/jkps.53.2090
  7. A. H. Morrish and S. P. Yu, J. Appl. Phys. 26, 1049 (1955). https://doi.org/10.1063/1.1722134
  8. J. Chen, F. Wang, K. Huang, Y. Liu, and S. Liu, J. Alloys Compd. 475, 898 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.08.064
  9. H. Yan, J. Zhang, C. You, Z. Song, B. Yu, and Y. Shen, Mater. Chem. Phys. 113, 46 (2009). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.06.036
  10. J. Murbe, A. Rechtenbach, and J. Topfer, Mater. Chem. Phys. 110, 426 (2008). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.02.037
  11. R. Y. Hong, T. T. Pan, and H. Z. Li, J. Magn. Magn. Mater. 303, 60 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.10.230
  12. Y. J. Suh, D. S. Kil, K. S. Chung, H. S. Lee, and H. Shao, J. Magn. 13, 106 (2008). https://doi.org/10.4283/JMAG.2008.13.3.106
  13. K. Burapapadh, H. Takeuchi, and P. Sriamornsak, Adv. Mater. Res. 506, 286 (2012). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.506.286
  14. J. H. Cho, T. Y. Kim, H. Y. Yun, and H. H. Kim, Am. J. Res. Comm. 2, 168 (2014).
  15. S. Krehula and S. Music, Croat. Chem. Acta 80, 517 (2007).
  16. Q. Shou, J. Cheng, L. Zhang, B. J. Nelson, and X. Zhang, J. Solid State Chem. 185, 191 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.11.020
  17. R. Ahmadi, M. Malek, H. R. M. Hosseini, M. A. Shokrgozar, M. A. Oghabian, A. Masoudi, N. Gu, and Y. Zhang, Mater. Chem. Phys. 131, 170 (2011). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2011.04.083
  18. M. C. Mascolo, Y. Pei, and T. A. Ring, Materials 6, 5549 (2013). https://doi.org/10.3390/ma6125549
  19. Z. Tang and L. Shi, Eclet. Quim 33, 15 (2008). https://doi.org/10.1590/S0100-46702008000100002
  20. S. W. Lee, J.-G. Lee, K. P. Chae, and S. Y. An, J. Korean Magn. Soc. 20, 196 (2010). https://doi.org/10.4283/JKMS.2010.20.5.196
  21. X. Wen, J. Yang, B. He, and Z. Gu, Curr. Appl. Phys. 8, 535 (2008). https://doi.org/10.1016/j.cap.2007.09.003
  22. Y. K. Ahn, E. J. Choi, S. Kim, and H. N. Ok, Mater. Lett. 50, 47 (2001). https://doi.org/10.1016/S0167-577X(00)00412-2