Pengaruh Konsentrasi Co Terhadap Struktur Kristal dan Sifat Magnetik Nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 yang Disintesis dengan Metode Kopresipitasi

JOKO UTOMO, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng.

2017 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Cobalt mensubtitusi nanopartikel nickel ferit (CoxNi1-xFe2O4) dengan komposisi stokiometri (x) dari 0,2 hingga 0,8 telah berhasil disintesis dengan metode kopresipitasi pada suhu sintesis 90 °C. Ukuran kristalit nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 pada rentang 14 - 27 nm. Analisis X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan parameter kisi untuk x=0,3 adalah 8,423 Ã, dan kemudian meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi Co. Hal ini dikarenakan substitusi ion Co dengan jari-jari ion yang lebih besar. Pola Selected Area Electron Diffraction (SAED) menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi Co memperlihatkan cincin difraksi lebih terang yang mana mengindikasikan derajat kristalinitas yang lebih tinggi. Hal ini dapat dikonfirmasi dari cincin difraksi untuk x=0,7 lebih terang daripada x=0,3 dan x=0,5. Pola SAED juga memperlihatkan bahwa nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 berupa polikristalin. Spektra Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR) pada nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 menunjukkan adanya vibrasi pada ion logam pada interval bilangan gelombang 370.33 cm-1 - 601.79 cm-1 pada sub ruang tetrahedral dan oktahedral. Serapan tersebut mengindikasikan formasi struktur spinel ferit. Hasil histeresis menunjukkan bahwa besar magnetisasi maksimum dengan medan magnet luar maksimum 15 kOe pada nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 untuk x=0,2 adalah 7,0 emu/g, dan kemudian meningkat hingga 29,0 emu/g untuk x=0,8 seiring dengan peningkatan konsentrasi Co. Hasil ini dapat dihubungkan dengan subtitusi Co2+ yang memiliki momen magnetik lebih tinggi. Koersivitas (Hc) pada nanopartikel CoxNi1-xFe2O4 untuk x=0,2 adalah 59,4 Oe dan kemudian meningkat hingga 641,75 Oe untuk x=0,6 seiring peningkatan konsentrasi Co. Hal ini dikarenakan Cobalt memiliki magnetik anisotropik lebih tinggi daripada Nickel.

Cobalt subtituted nickel ferrite nanoparticles (CoxNi1-xFe2O4) with stoichiometric proportion (x) from 0.2 to 0.8 have been synthesized by co-precipitation method with synthesis temperature of 90 °C. The crystallite size of CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles were within range of 14 - 27 nm. The X-ray diffraction (XRD) analysis informed that the lattice parameter of CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles at x=0.3 was 8.423 �, and then increased with increasing Co concentration. This is due to subtitution of larger ionic radius of Co2+. The selected area electron diffraction (SAED) patterns showed that increasing Co concentration exhibited more prominent ring indicating well crystallinity. It could be confirmed from the crystallinity of the sample for x=0.7 was higher than 0.3 and 0.5. The SAED patterns of CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles also displayed polycrystalline diffraction ring. The fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra of CoxNi1-xFe2O4 showed the presence of vibration bands of metal ions within the range of 370.33 cm-1 - 601.79 cm-1 at the tetrahedral and octahedral sites, respectively. These two bands indicated the formation of a spinel ferrite structure. The hysteresis results showed that the maximum magnetization at 15 kOe of CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles at x=0.2 was 7.0 emu/g, and then increase to 29.0 emu/g at x=0.8 with increasing Co concentration. The results could be attributed to subtitution of higher magnetic moment of Co2+. The coercivity (Hc) of CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles at x=0.2 was 59.4 Oe, and then increase to 641,75 Oe at x=0.6 with increasing Co concentration. This is due to cobalt having higher magnetic anisotropy than nickel.

Kata Kunci : CoxNi1-xFe2O4, spinel, ferit, nanopartikel magnetik