Kajian Efek Konsentrasi NaOH dan Suhu Sintesis terhadap Struktur Kristal dan Sifat Kemagnetan Nanopartikel Cobalt Zinc Ferrite (Co0,5Zn0,5Fe2O4)

AMJAD TRI P, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng

2018 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 telah berhasil disintesis melalui metode kopresipitasi dengan memvariasikan konsentrasi NaOH dari 1,5 M hingga 12 M dan suhu sintesis dari 30oC hingga 90oC.Analisis X-ray diffraction (XRD) mengkonfirmasi bahwa nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 mempunyai struktur kristal spinel kubik dengan ukuran kristalit yang berkisar antara 7,9 hingga 21,4 nm. Ukuran kristalit relatif meningkat dengan peningkatan konsentrasi NaOH dan suhu sintesis yang berkaitan dengan mekanisme nukleasi dan pertumbuhan kristal nanopartikel selama proses sintesis. Gambar Transmission Electron Microscope (TEM) menunjukkan bahwa sampel mengalami aglomerasi. Gambar Selected Area Electron Diffraction (SAED) menunjukkan cincin difraksi yang merepresentasikan bidang miller dan mengkonfirmasi bahwa nanopartikel merupakan polikristalin. Pengukuran kemagnetan dengan menggunakan Vibrating Sample Magnetometer (VSM) mengindikasikan bahwa nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 menunjukkan sifat ferimagnetik dan cenderung menjadi superparamagnetik dengan berkurangnya ukuran kristalit. Peningkatan nilai koersivitas dan magnetisasi saturasi juga ditemukan pada peningkatan konsentrasi NaOH dan suhu sintesis. Hal ini disebabkan oleh adanya single domain dan peningkatan derajat kristalinitas. Koersivitas tertinggi sebesar 545,6 Oe ditemukan pada sampel dengan konsentrasi NaOH 12 M pada suhu 70oC. Magnetisasi saturasi tertinggi sebesar 29,2 emu/gram ditemukan pada sampel dengan konsentrasi NaOH 6 M pada suhu 90oC yang disebabkan oleh peningkatan derajat kristalinitas sampel. Spektrum Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR) juga mengkomfirmasi adanya pita vibrasi stretching pada ion logam di sekitar 563-609 cm-1 and 316-493 cm-1 berturut-turut dalam ruang tetrahedral dan oktahedral.

Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles have been successfully synthesized by coprecipitation method with varying NaOH concentrations from 1.5 M to 12 M and synthesis temperatures from 30oC to 90oC. X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed that Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles have spinel cubic crystal structure with crystallite size ranging from 7.9 to 21.4 nm. The crystallite size increase relatively by increasing NaOH concentration and synthesis temperature which related to the nucleation and crystal growth mechanism of nanoparticles during synthesis.The transmission electron microscope (TEM) image showed that the sample was aglomerated. The selected area electron diffraction (SAED) image showed the diffraction ring as representation of miller plane and confirmed that nanoparticles was polycrystalline. Magnetic measurement by Vibrating Sample Magnetometer (VSM) indicated that Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles shows ferimagnetic behaviour and tend to be superparamagnetic with decreasing crystallite size. The increase in coercivity and saturation magnetization also have been found by increasing NaOH concentration and synthesis temperature. It is attributed to single domain existence and an increasing of crystallinity degree. The highest coersivity of 545.6 Oe was attained for sample of 12 M NaOH under 70oC. The highest magnetization of 29.2 emu/gr was attained from sample of 6 M NaOH under 90oC caused by increasing of crystallinity degree of sample. The Fourier transform infrared spectroscope (FTIR) spectra also confirmed the existence of symmetric stretching vibration bands of metal ions near 563-609 cm-1 and 316-493 cm-1 in tetrahedral and octahedral sites, respectively

Kata Kunci : konsentrasi NaOH, suhu sintesis, struktur kristal, sifat kemagnetan