PENGARUH KOMPOSISI TERHADAP STRUKTUR KRISTAL DAN SIFAT KEMAGNETAN PADA NANOPARTIKEL ZnxNi1-xFe2O4 YANG DIFABRIKASI DENGAN METODE KOPRESIPITASI

NOVITA ISTIKHOMAH, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng

2017 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Nanopartikel magnetik ZnxNi1-xFe2O4 dengan variasi komposisi mol Zn (x = 0,2 - 0,8) disintesis dengan menggunakan metode kopresipitasi. Pola difraksi X-Ray diffractometer (XRD) mengkonfirmasi bahwa nanopartikel memiliki struktur kubik spinel dengan beberapa fase pengotor. Nilai parameter kisi untuk nanopartikel pada x = 0,2 adalah 8,599 angstrom dan kemudian meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi Zn. Hal tersebut dikarenakan kation Ni2+ digantikan oleh kation Zn2+ yang berukuran lebih besar. Ukuran kristalit nanopartikel pada x = 0,2 adalah 21,5 nm dan kemudian menurun seiring meningkatnya konsentrasi Zn. Hal tersebut dikarenakan oleh energi ikatan Zn2+-O2- (159 kJ/mol) lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai ikatan Ni2+-O2- (451 kJ/mol). Spektra Fourier transform-infrared (FT-IR) dengan bilangan gelombang antara 400 hingga 4000 cm-1 mengkonfirmasi vibrasi kation intrinsik pada struktur spinel. Pola transmission electron microscope (TEM) menunjukkan adanya penggumpalan pada sampel dengan bentuk menyerupai bola. Hasil pengujian sifat magnetik menggunakan vibrating sample magnetometer (VSM) menunjukkan bahwa nilai magnetisasi maksimum pada 15 kOe meningkat dari 5,9 hingga 18,5 emu/g seiring menurunnya konsentrasi Zn. Nilai koersivitas untuk sampel pada x = 0,2 adalah 48,4 Oe dan kemudian menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi Zn. Hal tersebut disebabkan oleh menurunnya nilai anisotropi magnetokristalin karena menurunnya konsentrasi kation Ni2+.

Zinc nickel ferrite (ZnxNi1-xFe2O4) magnetic nanoparticles with various mole compositions of Zn (x = 0,2 - 0,8) have been synthesized by a chemical co-precipitation method. The X-ray diffraction (XRD) patterns confirmed that nanoparticles have spinel cubic structure with some impurity phases. The lattice parameter of the sample for x = 0.2 was 8.599 angstrom and then increases with the increase of Zn concentration. This is due to the replacement of smaller Ni2+ by larger Zn2+ cation. The particle size of the sample for x = 0.2 about 21.5 nm and then decrease by the increase in Zn content. It is due to the lower bond energy of Zn2+-O2- (159 kJ/mol) as compared with Ni2+-O2- (451 kJ/mol). The Fourier transform-infrared (FT-IR) spectra between 400 and 4000 cm-1 confirmed the intrinsic cation vibrations of the spinel structure. Transmission electron microscopy (TEM) pattern showed that the sample seem to be agglomeration with spherical shape. Vibrating sample magnetometer (VSM) measurement showed that the values of the maximum magnetization at 15 kOe increased from 5.9 to 18.5 emu/g by decreasing of Zn content. The coercivity (Hc) values of of the sample for x = 0.2 was 48.4 Oe and then decreases with the increasing of Zn content. It is due to the decrease in the magnetocrystalline anisotropy attributed to the absence of Ni2+ cation.

Kata Kunci : nanopartikel Zn-Ni feritte, konsentrasi, nanopartikel magnetik, kopresipitasi, struktur kristal, sifat magnetik/Zn-Ni ferrite nanoparticles, concentration, magnetic nanoparticles, co-precipitation, crystal structure, magnetic properties