سنتز رنگ دانه هاي مغناطيسي نانو ذره اي Fe3O4 و نانو كامپوزيتي Fe3O4 - CuO به روش هم رسوبي

Synthesis of Fe3O4 and Fe3O4-CuO Magnetic Nanopigments by Precipitation Method

در اين پژوهش نانو ذرات اكسيد آهن و نانوكامپوزيت اكسيد آهن- اكسيد مس به روش هم رسوبي در محيط آبي در اتمسفر نيتروژن سنتز شدند. جهت سنتز اكسيد آهن از آمونياك و اتيلن دي آمين به عنوان رسوب دهنده استفاده شد و اثر Tween80 به عنوان عامل اصلاح كننده سطح بر شكل ذرات حين سنتز بررسي شد. بررسي هاي ساختاري، ريزساختاري، خواص مغناطيسي، نوري و رنگي نمونه ها به ترتيب به وسيله XRD، SEM، TEM، VSM، UV-Vis و CIE lab انجام شد. جهت بررسي تشكيل پيوند از FT-IR استفاده شد. به جهت معرفي رنگ دانه نانوكامپوزيتي اكسيد آهن- اكسيد مس سنتز شده، خواص متعدد فوتوكاتاليستي، مغناطيسي و رنگي آن مورد ارزيابي قرار گرفت. بررسي هاي ساختاري تشكيل Fe3O4 را براي نمونه هاي اكسيد آهن و تشكيل فازهاي CuO و Fe3O4 را براي نمونه ي كامپوزيتي تاييد كرد. اندازه بلورك ها به روش شرر براي نمونه Fe3O4 حدود nm 7 و براي نمونه ي CuO - Fe3O4، nm 5 محاسبه شد. بررسي تصاوير SEM نشان از كروي و يكنواخت بودن نانوذرات مغناطيسي تشكيل شده با اتيلن دي آمين و آمونياك داشت. تصاوير TEM نمونه كامپوزيتي تشكيل نانوكامپوزيت به صورت هسته-پوسته با اندازه ذرات nm15-12 را تاييد كرد. آزمون VSM نمونه هاي اكسيد آهن و كامپوزيت اكسيد آهن - اكسيد مس در هر دو مورد خاصيت سوپرپارامغناطيس با مقادير اشباع مغناطيسي به ترتيب 60 و emu/g 40 نشان داد. بررسي خصوصيات رنگي نشان از تشكيل رنگ دانه با افزودن اكسيد مس در نانوكامپوزيت و ايجاد رنگ در محدوده قهوه اي دارد.

In the present research, Fe3O4 nanoparticles and Fe3O4-CuO nanocomposite were synthesized by Co-precipitation method under N2 atmosphere in aqueous media. Ammonia and ethylendiamin were used as precipitation agents and Tween 80 as surface modifier. Structural, morphological, magnetic, color and optical properties were studied using XRD, SEM, TEM, VSM, CIE lab and UV-Vis spectrometer, respectively. XRD results showed the Fe3O4 phase in iron oxides samples and Fe3O4 and CuO phases in iron oxide-copper oxide nanocomposite solely. Increase the uniformity of spherical nano magnetite particles was shown by SEM images in the sample synthesized by Tween80 and ethylendiamine. The average crystallite size of Fe3O4 and Fe3-O4-CuO samples was 7 and 5 nm, respectively. VSM results showed that the Fe3O4 nano particles and Fe3O4-CuO nanocomposites were superparamagnetic with 60 and 40 emu/g magnetization, respectively. Band gap of nanocomposites was estimated about 2.85 eV. TEM micrographs showed that core-shell nanoparticles can be obtained with the size of 12-15 nm. Moreover, color properties showed the increase of hue and chroma values in Fe3O4-CuO nano composites indicated the formation of brown inorganic pigments. J. Color Sci. Tech. 11(2018), 287-295©. Institute for Color Science and Technology.