KAJIAN SIFAT KEMAGNETAN NANOPARTIKEL COBALT ZINC FERRITE (Co0,5Zn0,5Fe2O4) YANG DIENKAPSULASI DENGAN SILIKA (SiO2) DAN POLYETHYLENE GLYCOL (PEG-4000)

LA ODE RUSMAN, Dr. Edi Suharyadi, M.Eng.

2018 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 dengan struktur mixed spinel telah berhasil disintesis menggunakan metode kopresipitasi dan dienkapsulasi dengan variasi konsentrasi silika dan variasi massa PEG-4000. Hasil analisis X-Ray diffraction (XRD) menunjukkan nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 mempunyai karakteristik struktur spinel ferit dengan ukuran kristalit sebesar 14,4 ± 0,2 nm. Setelah dienkaspulasi menggunakan silika, ukuran kristalit sedikit meningkat menjadi 15,4 ± 0,4 nm dan setelah dienkapsulasi dengan PEG-4000 ukuran kristalit sedikit menurun menjadi 10,9 ± 0,3 nm. Hasil Transmission Electron Microscopy (TEM) menunjukkan bahwa nanopartikel tampak mengalami aglomerasi. Setelah dienkapsulasi dengan silika dan PEG-4000 aglomerasi menjadi berkurang dan nanopartikel menjadi lebih terdispersi. Hasil analisis Vibrating Sample Magnetometer (VSM) menunjukkan nilai koersivitas Co0,5Zn0,5Fe2O4 adalah 251,9 ± 41,1 Oe. Nilai koersivitas meningkat menjadi 853,5 ± 16 Oe setelah dienkapsulasi dengan silika dan menurun menjadi 49,2 ± 3,8 Oe setelah dienkapsulasi dengan PEG-4000. Hal ini disebabkan karena perubahan ukuran kristalit. Magnetisasi saturasi nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4 sebelum dienkapsulasi adalah 29,0 ± 0,4 emu/g dan menurun setelah dienkapsulasi dengan silika dan PEG-4000 masing-masing menjadi 24,2 ± 0,01 emu/g dan 19,7 ± 0,04 emu/g. Hal ini disebabkan karena silika dan PEG masing-masing bersifat paramagnetik dan nonmagnetik. Hasil analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) untuk Co0,5Zn0,5Fe2O4 menunjukkan puncak serapan pada bilangan gelombang sekitar 401-563 cm-1 merupakan ikatan vibrasi M-O. Setelah dienkapsulasi dengan silika muncul ikatan vibrasi baru khas silika berupa Si-O-Si (1087 cm-1), Si-OH (794 cm-1), dan Si-O-Fe (570 cm-1). Sedangkan ketika dienkapsulasi dengan PEG-4000 muncul vibrasi baru khas PEG yaitu C-O (1064 cm-1). Pada kedua enkapsulasi ikatan M-O masih tetap muncul yang menandakan keberadaan nanopartikel Co0,5Zn0,5Fe2O4.

Nanocrystalline mixed spinel structure of Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles has been successfully synthesized by using coprecipitation method and encapsulated by silica with various concentrations and various mass of PEG-4000. X-Ray Diffraction (XRD) patterns showed that Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles have characteristic of spinel ferrite structure with crystallite size of 14.4 ± 0.2 nm. After silica encapsulation the the crystallite size slighly increase became 15.4 ± 0.4 nm and PEG-4000 encapsulation the crystallite size slighly decrease became 10.9 ± 0.3 nm. Transmission Electron Microscopy (TEM) image showed that the nanoparticles seem agglomeration. After silica and PEG-4000 encapsulation, the agglomeration of nanoparticles reduces and more dispersive. The result of Vibrating Sample Magnetometer (VSM) showed the coersivity (Hc) value of Co0.5Zn0.5Fe2O4 is 251.9 ± 41.1 Oe. The coersivity value increases becoming 853.5 ± 16 Oe after silica encapsulation and decreses becoming 49.2 ± 3.8 Oe after PEG-4000 encapsulation. It is due to the change of particle size. The saturation magnetization (Ms) of Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles is 29.0 ± 0.4 emu/g, and decrease to 24.2 ± 0.01 emu/g and 19.7 ± 0.04 emu/g after silica and PEG-4000 encapsulation, respectively. It is due to silica and PEG-4000 are paramagnetic and nonmagnetic materials, respectively. Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectra of Co0.5Zn0.5Fe2O4 shows the absorbtion peaks is around 401-563 cm-1 which is an M-O bond vibration. After a silica encapsulation, there are new bond vibration typical of silica like Si-O-Si (1087 cm-1), Si-OH (794 cm-1), and Si-O-Fe (570 cm-1). Meanwhile the PEG-4000 encapsulation has new vibration for typical of PEG like C-O (1064 cm-1). Both of encapsulation has M-O bond vibration indicates the presence of Co0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles.

Kata Kunci : Nanopartikel Cobalt Zink Ferrite (Co0,5Zn0,5Fe2O4), kopresipitasi, enkapsulasi, silika, PEG-4000.