МАГНИТОТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРИТА МЕДИ
Аннотация
В данной работе проведен направленный синтез феррита меди (CuFe2O4) методом соосаждения из растворов избытком щелочи при температуре 373 К. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа исследована кристаллическая структура и морфология поверхности феррита меди. Проведено отнесение характеристических пиков дифрактограмм в соответствии с базой данных JCPDS. Показано, что феррит меди (II) кристаллизуется в структуре кубической шпинели. Приведены микрофотографии синтезированных образцов данного феррита при разном увеличении. Установлено, что частицы феррита меди (II) состоят из конгломератов кристаллов с различным размером отдельных зерен. На приведенных микрофотографиях видно, что наблюдается небольшой разброс по размерам. Средний размер частиц находится в диапазоне 100-200 нм. С помощью дифференциального сканирующего калориметра динамического теплового потока получена температурная зависимость удельной теплоемкости образцов феррита меди в диапазоне температур 273 - 373 К. С использованием оригинальной микрокалориметрической установки в интервале температур 288 – 346 К и при изменении индукции магнитного поля от 0 до 1,0 Тл получены термодинамические характеристики - магнитокалорический эффект (МКЭ) и изменение энтропии (ΔS) в процессе намагничивания феррита меди (II). Было установлено, что величина МКЭ растет с увеличением индукции магнитного поля и уменьшается с ростом температуры. Было обнаружено, что температурные зависимости магнитокалорического эффекта и удельной теплоемкости имеют экстремальный характер. В области комнатных температур (308-315 К) наблюдается максимум магнитокалорического эффекта и минимум удельной теплоемкости. Подобное, ранее не известное, аномальное поведение магнитотепловых свойств феррита меди II обнаружено впервые.
Для цитирования:
Балмасова О.В., Королев В.В., Ефимова К.В. Магнитотепловые свойства феррита меди. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 1. С. 45-50. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6851.
Литература
Karimipourfard D., Eslamloueyan R., Mehranbod N. Novel heterogeneous degradation of mature landfill leachate using persulfate and magnetic CuFe2O4/RGO nanocatalyst. Proc. Safety Environ. Protect. 2019. V. 131. P. 212-222. DOI: 10.1016/j.psep.2019.09.009.
Narang S.B., Pubby K. Nickel Spinel Ferrites: A Review. J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 2(1). P. 167163. DOI: 10.1016/ j.jmmm.2020.167163.
Shabelskaya N.P., Egorova M.A., Arzumanova A.V., Yakovenko E.A., Zababurin V.M., Vyaltsev A.V. Prepa-ration of composite materials based on cobalt (II) ferrite for purification of aqueous solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 2. P. 95-102. DOI: 10.6060/ivkkt.20216402.6215.
Saravanakumar B., Ramachandran S.P., Ravi G., Ganesh V., Ramesh K. Guduru, Yuvakkumar R. Elec-trochemical performances of monodispersed spherical CuFe2O4 nanoparticles for pseudocapacitive applications. Vacuum. 2019. V. 168. P. 108798. DOI: 10.1016/j.vacuum.2019.108798.
Shabel’skaya N.P., Kukhareva V.P., Mikhailichenko S.N., Shilkina L.A., Talanov M.V., Ulyanov A.K. Fea-tures of synthesis and phase formation in the NiO-FeO-Fe2O3-Cr2O3 system. Izv. Vuzov. Sev.Kavk. Region. Tekhn. Nauki. 2015. N 2. P. 91 – 95 (in Russian). DOI: 10.17213/0321-2653-2015-2-91-95.
Bohra M., Sahoo S.C. Large magnetocaloric effect at Verwey point in nanocrystalline Fe3O4 thin films. J. Alloys Compd. 2017. V. 699. P. 1118-1121. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.01.013.
Zhong J., Liu W., Jiang L., Yang M., Morais P.C. Realtime magnetic nanothermometry: The use of magnetization of magnetic nanoparticles assessed under low frequency trian-gle-wave magnetic fields. Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. P. 094905. DOI: 10.1063/1.4896121.
McMichael R.D., Shull R.D., Swartzendruber L.J., Bennett L.H., Watson R.E. Magnetocaloric effect in superparamagnets. J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 111. P. 29-33. DOI: 10.1016/0304-8853(92)91049-Y.
Shabel’skaya N.P. Synthesis and properties of binary spinels in a NiO–CuO–Fe2O3–Cr2O3 system. Glass Phys. Chem. 2017. V. 43. N 3. P. 240-245. DOI: 10.1134/S1087659617030129.
Balagurov A.M., Bobricov I.A., Maschenko M.S., San-gaa D., Simkin V.G. Structural phase transition in spinel CuFe2O4. Crystallography. 2013. V. 58. N 5. P. 696-703. DOI: 10.7868/S0023476113040048.
Ivanova N.M., Soboleva E.A., Visurkhanova Ya.A., Muldakhmetov Z. Electrochemical preparation of Fe–Cu composites based on copper (II) ferrite and their electrocatalytic properties. Electrochemistry. 2020. V. 56. N 7. P. 579-590. DOI: 10.31857/s0424857020070038.
Balmasova O.V., Korolev V.V. Adsorption of fatty acids from organic solvents solutions on surface of superfine ferromagnetics. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2009. V. 52. N 7. P. 52-56 (in Rus-sian).
Balmasova O.V., Korolev V.V., Yashkova V.I. Oleic acid adsorption–desorption isotherms on the surface of high–dispersity ferrites from a solutions in carbon tetrachloride. Russ. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 84. N 1. P. 76-80. DOI: 10.1134/S0036024410010152.
Zavadsky A.E. Zheleznov K.N., Ramazanova A.G., Balmasova O.V., Korolev V.V., Yashkova V.I. The influence of magnetic field and temperature on the crystallization process of ultramicroscopic magnetite particles. Dokl. AN. 1998. V. 361. N 3. P. 362-365 (in Russian).
Korolev V.V., Korolev D.V., Ramazanova A.G. The calorimetric method of evaluating the performance of magnetocaloric materials. J. Therm. Anal. Calorim. 2019. V. 136. P. 937-941. DOI: 10.1007/s10973-018-7704-y.
16. Korolev V.V., Romanov A.S., Aref’ev I.M. Magnetocaloric Effect and Heat Capacity of Ferrimagnetic Nanosystems: Magnetite-Based Magnetic Liquids and Suspensions. J. Phys. Chem. 2006. V. 80. P. 464-466. DOI: 10.1134/S0036024406030277.
Egorova M.A., Shabelskaya N.P., Radzhabov A.N., Chernysheva G.M., Taranushich V. A., Zababurin V.M., Vyaltsev A.V., Ulyanova V.A. Preparation and properties of ferrite and chromite of copper (Ⅱ). Izv. Vuzov Sev. Kavk. Region. Tekhn. Nauki. 2021. N 2. P. 69-74. DOI: 10.17213/1560-3644-2021-2-69-74.
Andreenko A.S., Belov K.P., Nikitin S.A. Magnetocaloric effects in rare land magnets. Usp. Phys. Nauk. 1989. N 158. P. 553-579. DOI: 10.3367/UFNr.0158.198908a.0553.
Kuznetsov M.V., Morozov Yu.G., Belousova O.V. Synthesis of copper ferrite nanoparticles. Neorg. Mater. 2013. V. 49. N 6. С. 606-615 (in Russian). DOI: 10.7868/S0002337X13050060.
Inoue T., Iida S. Specific Heats of Copper Ferrite. J. Phys. Soc. Jpn. 1958. N 13. P. 656. DOI: 10.1143/JPSJ.13.656A.
