Кінетика "старіння" синтетичних магнітовпорядкованих наночастинок окси- дів заліза за даними мессбауерівської спектроскопії

Iваницький В.П., Пономаренко О.М., Брик О.Б., Дудченко Н.О., Польшин Е.В., Овсієнко В.В., Редько Я.В.

За допомогою методів мессбауерівської спектроскопії та магнітних вимірів вивчено кінетику "старіння" магнітовпорядкованих наночастинок, синтезованих нами методом гідротермічного осадження в атмосфері азоту, під час їх зберігання в умовах природного середовища протягом 1817 діб. Діагностовано фазовий склад синтезованого зразка і простежено його зміни протягом фіксованих термінів зберігання. Панівною фазою в складі синтезованих частинок, внесок поглинання якої в сумарний мессбауерівський спектр (МС) складає 89 %, є магнетит — феримагнетик і головний носій магнетизму. Внесок компонентів домішкових фаз у сумарний МС зразка складають: маггеміт — 4 %, гетит — 7 %. Значення намагніченості насичення вихідного зразка з наведеним вище співвідношенням фаз становить 55 А·м2/кг. Аналіз МС зразків, що зазнали впливу середовища впродовж 1817 діб, вказує на зменшення в них внеску магнетиту з 89 до 70 % та збільшення внесків маггеміту з 4 до 20 % і гетиту з 7 до 12 %. Тобто «старіння» наночастинок проявляється як процес фазових перетворень у часі, і супроводжується зменшенням концентрації магнетиту і збільшенням маггеміту та гетиту. Збільшення концентрації маггеміту пояснюється окисненням магнетиту. Джерелами окиснення магнетиту можуть слугувати окиснювачі середовища, надлишкові іони кисню, ОН-групи та хімічно зв’язана вода, присутність яких у наночастинках пов’язується з їх синтезом методом осадження. Вони ведуть до порушення стехіометрії іонної конфігурації частинок мінералу. Утворення гетиту в складі наночастинок, ймовірно, пов’язано з проміжними стадіями їх синтезу в присутності водних розчинів. Деяке збільшення концентрації гетиту в процесі зберігання наночастинок може бути пояснено трансформацією магнетиту чи маггеміту, які з ним співіснують. Можливості такої трансформації та схеми їх реалізації в деяких експериментальних умовах описано в цитованій літературі. Найбільш суттєві зміни концентрації складових фаз наночастинок відбуваються в інтервалі їх зберігання до 1360 діб, після чого процеси фазових перетворень наночастинок виходять "на насичення". Зміни у співвідношенні фаз вихідного і кінцевого, витриманого протягом 1817 діб, зразків спричиняють зменшення значення намагніченості насичення до 41 А м2/кг. Результати можуть бути використані для інтерпретації фазових перетворень і оцінки їх інтенсивності під час довгострокового зберігання дрібнодисперсних залізних руд, а також для удосконалення методів синтезу магнітовпорядкованих наночастинок оксидів та гідроксидів заліза, які є аналогами біогенного магнетиту.

Номер журналу: 

Ключові слова: 

Сторінка: 

39