Study of Li-Al Ferrites by Nuclear Magnetic Resonance, UV-Spectroscopy, and Mossbauer Spectroscopy

Abstract

У роботі представлені результати досліджень літієвих феритів, заміщених іонами алюмінію методами ядерного магнітного резонансу (NMR), мессбауерівської спектроскопії та за допомогою вібраційного магнетометра зразків при кімнатній температурі. Результуючий магнітний момент системи залежить як від вмісту заміщуючого елементу, так і від селективного входження в А чи В підгратку. Катіони AL3+ і Li+ переважно займають октаедричні (В) позиції, тоді як Fe3+ розподілений по обох позиціях. Впровадження Al3+ в Впозиції понижує інтенсивність IFNMR амплітуди ехо. Більше того, збільшення вмісту алюмінію зменшує значення магнітного надобмінного поля і спричиняє швидке зростання парамагнітної компоненти (дублет на мессбауерівських спектрах). Зменшення намагніченості насичення призводить до зменшення інтенсивності сигналу. Наші результати показали, що NMR і мессбауерівська спектроскопія є доповняльними методиками для опису магнітних властивостей Li-Al феритів в широкому околі частот. Дослідження деградації метилену синього у водному середовищі показали, що синтезований ферит здатний витупати як фотокаталізатор, що працює у видимому діапазоні освітлення. Показано, що оптична ширина забороненої зони і коефіцієнт деградації знаходяться в оберненій залежності.

The paper presents the study of lithium ferrites substituted by aluminum ions by the methods of nuclear magnetic resonance (NMR), Mössbauer spectroscopy, and using a vibrating magnetometer of samples at room temperature. The resulting magnetic moment of the system depends both on the content of the substituting element and on the selective injection into the A or B sublattice. Al3+ and Li+ cations occupy octahedral (B) sites, while Fe3+ is distributed in both ones. Implementation of Al3+ in the B-position reduces the intensity of the IFNMR echo amplitude. Moreover, an increase in the aluminum content reduces the value of the magnetic superexchange field and causes rapid growth of the paramagnetic component (doublet in Mössbauer spectra). A decrease in saturation magnetization leads to a decrease in signal intensity. Our results showed that NMR and Mössbauer spectroscopy are complementary techniques for describing the magnetic properties of Li-Al ferrites in a wide range of frequencies. Studies of the degradation of methylene blue in an aqueous medium have shown that the synthesized ferrite can act as a photocatalyst operating in the visible light range. It is shown that the optical band gap and the degradation coefficient are inversely related.