خواص ساختاري، مغناطيسي و حسگري گاز استون توسط هگزافريت باريم- كلسيم توليد شده به روش سل- ژل خوداحتراقي

Structural, Magnetic and Acetone Sensing Properties of Barium- Calcium Hexaferrite Synthesized by Sol- Gel Auto Combustion Method

در اين مطالعه، نانوذرات پودر هگزافريت باريم- كلسيم با فرمول Ba1-xCaxFe12O19و(1≥x≥0) به روش سل- ژل خوداحتراقي توليد شد. پس از كلسينه شدن نمونه هاي ژل خشك شده به مدت 4/5 ساعت در دماي 950 درجه سانتي گراد، تغييرات فازي و ريزساختاري آنها به ترتيب به كمك پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ارزيابي شد. بنابر نتايج، تشكيل فاز هگزافريت باريم- كلسيم همراه با مقدار جزيي هماتيت به عنوان فاز ثانويه تاييد شد. ميانگين اندازه ذرات بين 100-60 نانومتر و مورفولوژي ذرات به صورت هگزاگو نال يا پولكي شكل است. نتايج حاصل از آزمون مغناطيس سنج نمونه مرتعش(VSM) نشان داد مقدار مغناطش اشباع در نمونه 0/4=x به پايين ترين مقدار خود در مقايسه با ساير نمونه ها مي رسد. اين امر مي تواند ناشي از ناهمگني ساختار و حضور مقدار بيشتري از فازهاي غيرمغناطيسي (BaFe2O4 و Fe2O3) در اين نمونه نسبت به ساير نمونه ها باشد. نتايج آزمون حسگري در گاز استون نيز نشان داد نمونه هگزافريت باريم- كلسيم (0/2=x)، با وجود زمان بازيابي طولاني، از بالاترين حساسيت (0/28) و كوتاه ترين زمان پاسخ (15 ثانيه) در غلظت ppmو900 و دماي 200 درجه سانتي گراد برخوردار است.

In this research, barium calcium hexaferrite (Ba1-xCaxFe12O19 , 0≤x£1) nanoparticles were synthesized through a sol-gel combustion method. The dried gel samples were then calcined at 950ºC for 4:30h. The phase and microstructural evolution of calcined samples were investigated by X-ray powder diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The results revealed formation of calcium -barium hexaferrite phase with a small amount of hematite as a secondary phase. The average particle size is between 60-100 nm and the particle morphology is hexagonal or plate like structure. Results of a vibrating sample magnetometer (VSM) showed that the sample with x=0.4, exhibited the lowest value of saturation magnetization in comparison with others. This could be due to structural heterogeneity and presence of higher amounts of non- magnetic phases (BaFe2O4 and Fe2O3) in this sample compared to others. The results of sensory testing in acetone gas showed that the barium-calcium hexaferrite sample with x=0.2 had the highest sensitivity (0.28) and shortest response (15s) at a concentration of 900 ppm and a temperature of 200 °C despite of the long recovery time