SISKA RAHAYUNINGTYAS (M0212074)

PENGARUH DOPING ION STRONSIUM PADA NANOPARTIKEL KOBALT FERIT MENGGUNAKAN METODE KOPRESIPITASI

Siska Rahayuningtyas, Budi Purnama dan Utari

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret

Jl. Ir. Sutami 36A Kentingan Jebres Surakarta 57126

ABSTRAK

Telah mempelajari pengaruh doping ion stronsium pada nanopartikel dipersiapkan dengan kopresipitasi. Perbandingan mole ion Sr2+ untuk kobalt nanopartikel dipilih menjadi 10%. Analisis dari FTIR menunjukkan bahwa konstanta gaya untuk tetrahedral site dari cobalt ferit doping ion Sr2+ menekan ion di tetrahedral site. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan struktur terbentuk (inverse spinel) face center cubic (fcc) dalam fase kubik tunggal dan dari doping ion Sr2+ _{dihasilkan ukuran kristal yang lebih kecil} dari 37,76 menjadi 32,50 nm. Hasil ini sebanding nilai densitas yang semakin kecil dengan kenaikan parameter kisi. Sedangkan sifat magnetik yang terukur dengan Vibrating Sample Magnetometer dari kobalt ferit doping ion Sr2 menunjukkan nilai medan koersif (Hc) meningkat dengan magnetisasi saturasi (Ms)

dan magnetisasi remanen (Mr) yang menurun. Medan koersif ini terkait dengan sifat magnetik yang bergantung pada komposisi Selain itu perlakuan panas juga mempengaruhi magnetisasi saturasi.

I. PENDAHULUAN

Cobalt ferrite ialah salah satu material ferit magnetik. Karakteristik sifat dengan medan koersifitas (HC), magnetisasi saturasi moderat (Ms), magnetokristalin anisotropi, anisotropi tinggi, stabilitas kimia dan kekuatan mekanik [1, 2] menjadi alasan menarik dalam studi para ilmuwan. Nanopartikel magnetik yang baik bergantung pada ukuran, bentuk, purity, dan struktur kristal. [3] sifat yang kombinasi dapat diaplikasikan secara teknologi seperti media perekaman, magnetic imaging resonance (MRI),

micoelectronical systems chemical (MEMS) [4], dan bidang kesehatan sebagai drug delivery, dan hypertemia [5]. Cobalt ferrite dalam rumus senyawa dituliskan AB2O4 menjadi Co2Fe4 tergolong dalam struktur spinel ferit oksida. Dimana ion ��+ menempati di oktahedral site

(B) sedangkan ion ��+ menempati di tetrahedral dan oktahedral sites [6]. Cobalt ferrite telah dikembangkan dengan beberapa metode sintesis seperti sol-gel, mikroemulsi, autocombution [8] kopresipitasi [9] dan reverse kopresipitasi [10]. Metode kopresipitasi merupakan metode pembentukan nanopartikel dengan proses pengendapan lebih dari satu substansi secara bersama-sama [11]. Pada penelitian Maaz, dkk ukuran partikel menjadi lebih kecil jika kecepatan nukleasi lebih besar daripada kecepatan penumbuhan. Selain itu, ukuran partikel yang sangat kecil dapat dipengaruhi oleh suhu

annealing [9] dan modifikasi two step annealing

[12].

Telah banyak dilakukan penelitian terkait penambahan bahan atau doping dalam sintesis nanopartikel kobalt ferit. Secara umum material berbasis logam dapat digunakan sebagai bahan doping seperti nikel, aluminium, magnesium, stronsium, dan lathanium. Sebagaimana subtitusi dari doping dilakukan pada bahan logam yang tergolong unsur tanah jarang ( Rare earth) seperti Nd, Sm dan Gd. Berdasarkan kisi dari oktahedral ke site tetrahedral dengan momen magnetik terkait untuk ion rare earth bersifat anti-pararel dalam kisi spinel [13]. Stronsium material logam juga yang dapat digunakan sebagai bahan doping dalam nanopartikel kobalt ferit. Senyawa stronsium ferit merupakan induk senyawa memiliki peluang untuk dilakukan pengembangan pada campuran bahan yang lainnya [14]. Sedangkan perkembangan stronsium ferit sebagai doping kobalt terkait perubahan secara mendadak dalam volume kisi selama fase transisi.

Berdasarkan perkembangan penelitian diatas maka pada penelitian ini akan dilakukan sintesis nanopartikel kobalt ferit dengan doping stronsium menggunakan metode kopresipitasi. Metode ini digunakan karena dapat mengontrol ukuran partikel dan waktu penumbuhan yang relatif lebih singkat. Ukuran partikel dapat mengubah sifat magnetik dari multi domain menjadi domain tunggaL [9]. Selanjutnya digunakan unsur stronsium sebagai bahan subtitusi atau doping karena sifat unsur tergolong unsur (rare earth). Selain itu Sr memiliki ukuran

atau jari-jari atom yang lebih kecil yaitu sebesar (219 pm) jika dibandingkan dengan Ba (253 pm) sedangkan pada Ca sebesar (194 pm) memiliki ukuran nilai hampir sama dengan Co (152 pm) [15]. Selain itu struktur spinel ferit pada senyawa kobalt ferit jika disubtitusikan oleh ion (rare earth) dapat menginduksi struktur distrorsi dan tegangan yang dapat memodifikasi sifat listrik magnet secara signifikan [16] [17].

Pada penelitan ini dilakukan dalam variasi mol bahan doping di suhu 1000ºC. Selanjutnya sampel dari variasi di karakterisasi (Fourier Transform Infra-Red) FTIR pada sampel untuk mengetahui gugus oksida dari sampel. karakterisasi (X-Ray Diffraction) untuk mengetahui sifat struktur kristal. Dan karakterisasi (Vibrating Sample Magnetometer )

untuk mengetahui sifat magnetik nanopartikel kobalt ferit doping stronsium yang dihasilkan oksida dari sampel. Nanopartikel kobalt ferit doping stronsium yang dihasilkan dikarakterisasi.

II. METODOLOGI PENELITIAN

Co(NO3)2.6H2O, sebanyak 2,94 gram, bahan Fe(NO3)3.9H2O sebanyak 8,07 gram. Ditambahkan dengan Sr(NO3)2 dalam variasi mol x = 0,0 dan 0,1 dilarutkan dengan 200 ml aquades melalui proses pengadukkan diatas hot plate selama 15 menit. Selanjutnya proses titrasi dilakukan menggunakan larutan NaOH 4.8 M sebanyak 100 ml pada suhu sintesis 85o_C keadaan ini berlangsung dalam proses pengadukkan menggunakan magnetic stirrer

diatas hot plate dengan dijaga suhu sintesis di 85oC. Dilakukan proses pengendapan dilakukan selama 24 jam. Proses hidrolisis dengan suhu 100 o_{C selama 12 jam sebagai proses pengeringan dan} proses penumbukkan sampel yang diperoleh dilakukan selama 1 jam. Selanjutnya proses

annealing pada suhu 1000ºC selama 5 jam. dan dilakukan penumbukan selama 2 jam. Selanjutnya sampel yang dihasilkan dapat dianalisa dengan menggunakan FTIR, XRD, dan VSM.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Analisa FTIR

Gambar 3.1. menunjukkan spektrum FTIR dari sampel nanopartikel kobalt ferit tanpa doping dan dengan doping sebesar 0,1 mol. karakterisasi gugus oksida teramati dari spektrum pada Skema a untuk kobalt ferit tanpa stronsium dan Skema b dengan doping stronsium 0,1 mol spektrum hadir pada angka gelombang k

dikisaran 1046–900 cm-1_{. Hasil ini teridentifikasi} adanya gugus C-O ini terkait adanya korelasi vibrasi bounding dan stretching dalam sebuah ikatan karbon logam yang disinyalir terjadi akibat proses reaksi kimia dalam sintesis.

Karakteristik spektrum teramati kobalt ferit doping stronsium terbentuk spektrum yang lebih kuat atau tajam di angka gelombang 593,14−363,60 cm-1 jika dibandingkan tanpa doping stronsium 591,21−402,18 cm-1. Hasil ini menunjukkan sedikit pergeseran angka

1000

2000

3000

4000

50

100

150

200

b

T

ra

n

sm

it

a

n

si

(a

.u

)

Angka gelombang,

k

_(1/cm)

400 500 600 700 800

a

b

a

gelombang dengan penambahan bahan doping stronsium.

Gambar 3.1. Kurva karakterisasi spektrum FTIR. Skema a (kobalt ferit tanpa doping stronsium) dan Skema b (kobalt ferit dengan doping stronsium 0,1 mol ) disuhu annealing 1000ºC.

Hasil karakteristik menunjukkan bahwa spektrum yang hadir pada sampel kobalt ferit sebelum dan sesudah didoping stronsium terjadi di angka gelombang k sebesar 400-600 cm-1 . Teramati pada nilai k = 590 cm-1 merupakan ciri dari struktur spinel oksida ferit ditunjukkan akibat vibrasi instrinstik dari ikatan antara ion oksigen dengan ion logam tetrahedral site. Sedangkan nilai k = 400 cm-1 berupa vibrasi

bending dari kompleks logam di oktahedral site

yang terdiri dari ikatan antara ion oksigen dan ion

logam oktahedral site [6]. Sehingga hasil karakteristik kurva dari sampel setelah didoping dapat dinyatakan bahwa penambahan bahan doping dengan variasi mol stronsium tidak menghilangkan ikatan kobalt ferit hanya saja mengalami sedikit pergeseran angka gelombang akibat penambahan doping oleh stronsium yang menekan atom kobalt ferit. Selain itu penambahan doping dengan stronsium menunjukkan adanya besar tegangan yang terjadi di tetrahedral site dan oktahedral site yang dihasilkan berupa nilai force constant dikedua kisi tersebut dengan perbedaan subtitusi bahan atau doping [17]. Nilai force constant dapat dihasilkan dengan menggunakan persamaan [19] sebagai berikut:

� = , � � _� −7 _/�

�� = , �2� � � −7 /�

Dimana kt adalah konstanta gaya tetrahedral site, ko adalah konstanta gaya oktahedral site. dan adalah massa molekul dari kation di tetrahedral dan oktahedral site.

� dan � adalah angka gelombang yang teridentifikasi kobalt dan ferit. Hasil nilai kt dan

Tabel 1 . Hasil karakteristik FTIR nilai spektrum � , � , kt dan ko sebagai berikut:

Dari hasil karakteristik FTIR ditunjukkan bahwa nilai force contstant untuk kt dihasilkan sedikit lebih besar dengan penambahan bahan doping stronsium yaitu dari sebesar 14,91 menjadi 15,01 N/m. Sedangkan nilai ko

dihasilkan semakin menurun dari 10,56 menjadi 8,63 N/m. Sehingga hasil ini menunjukkan bahwa nilai ko berubah sangat signifikan dibandingkan dengan nilai kt .

Dari hasil ini dapat diasumsikan bahwa material stronsium lebih menekan di oktahedral

site dibandingkan oktahedral site. Dan penambahan bahan doping yang semakin besar menyebabkan tegangan kisi yang semakin meningkat. Karakterisasi ini menunjukkan bahwa sifat magnetik dapat bergantung pada komposisi kimia [17].

3.2. Analisa XRD

Karakteristik spektral XRD dalam Gambar 3.2 ditunjukkan lima sudut puncak yang hadir dari sampel kobalt ferit tanpa doping maupun dengan doping stronsium. Hasil ini terkait dengan sudut yang paling tinggi dari sampel dihasilkan pada sudut

2θ

yang cenderung sama yaitu sebesar sudut

2θ

= 35,48º sebelum

didoping dan setelah didoping stronsium hasil dari sudut

2θ

= 35,41º . Dari hasil ini diperoleh data indeks Miller hkl (311). Hasil ini bersesuaian dengan ICDD nomor 221086 yang merupakan struktur

struktur (

inverse spinel

)

face center cubic

(

fcc

) yang sesuai dengan

penelitian sebelumnya

[18] .

Perbedaan dari besar sudut

2θ

yang dihasilkan tidak signifikan. Hasil ini teramati jelas kurva Gambar 3.2. dimana spektral lebih pendek dari sampel kobalt ferit dengan bahan doping dibandingkan sebelum ditambahkan doping. Hal ini dapat terjadi akibat dari subtitusi bahan. Selanjutnya dari data puncak tertinggi dapat dihasilkan ukuran kristalit, parameter a dan densitas melalui persamaan Schereer [19]. Hasil ini disajikan dalam Tabel 2.

Gambar 3.2. Kurva karakterisasi spektral XRD pada kobalt ferit tanpa doping stronsium dan doping sebesar 0,1 mol disuhu

annealing 1000ºC.

20

30

40

50

60

70

Sr

x

Co

1-x

Fe

2

O

4

x = 0,0

x = 0,1

( 2 2 0 ) ( 3 1 1 )

( 4 0 0 ) ( 4 2 2 )

( 5 1 1 ) ( 4 4 0 )

In

te

n

si

ta

s

(a

.u

)

Sudut 2

θ

(

o

)

Doping

(mol)

k1 (cm-1₎

k2 (cm-1₎

kt (N/m)

ko (N/m)

0,0 591,21 402,18 14,91 10,56

1000

cm)

θ

-20

-10

0

10

20

-200

0

200

Sr

_x

Co

_1-x

Fe

₂

O

₄

x = 0,0

x = 0,1

M

a

g

n

e

ti

sa

si

(

e

m

u

/c

c

)

Medan Magnet,

H

_(kOe)

Dari Tabel 2 menunjukkan ukuran kristalit kobalt ferit dihasilkan lebih kecil dari sebesar 37,76±1,05 nm setelah didoping dengan 0,1 mol stronsium menjadi 35,30±1,01 nm. Hasil ini sebanding dengan ini terjadi karena pengaruh komposisi bahan doping pada proses pembentukkan kristal yang semakin kecil sehingga menyebabkan nilai densitas turun semakin kecil dari 5,30±0,07 menjadi 5,26±0,09 gr/cm3. Sedangkan pengaruh dari suhu annealing

juga menjadi peran penting dalam pembentukkan kristal [20]. Selanjutnya didapatkan nilai dari parameter kisi a yang meningkat dari 8,37±0,04 untuk kobalt ferit tanpa doping menjadi 8,39±0,05 Å setelah dilakukan doping stronsium. Sehingga ini dapat disinyalir bahwa nilai parameter a yang dihasilkan bergantung pada konsentrasi bahan yang digunakan.

3.3 Analisa VSM

Karakteristik sifat magnetik ditunjukkan dalam kurva histerisis yang terbentuk pada Gambar 3.2. Sifat magnetik yang terukur dari nilai medan koersif (�_�), magnetisasi saturasi

) dan magnetisasi remanen .

Gambar 3.2. Histerisis magnetik di suhu 1000ºC pada nanopartikel kobalt ferit tanpa doping dan doping 0,1 mol stronsium.

Kurva karakteristik menunjukkan bahwa nanopartikel kobalt ferit dengan doping 0,1 mol stronsium kurva terbentuk lebih lebar sedangkan tanpa doping stronsium terbentuk lebih pipih. Hal ini disinyalir karena komposisi dari komponen serta atom kristalnya. Sehingga dapat berpengaruh pada sifat magnetik yang dihasilkan yang ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3.Hasil karakteristik nilai (�_�), ) dan ).

x (mol) Ukuran Kristal (nm) Parameter a ( Å) Densitas ( gr/cm3)

0,0 37,76±1,05 8,37±0,04 5,30±0,07 0,1 35,30±1,01 8,39±0,05 5,26±0,09

Doping (mol)

Medan koersif

Hc (kOe)

Magnetisasi remanen

Mr

(emu/cc)  102

Magnetisasi Saturasi

MS

(emu/cc)

102

0,0 0,70±0,01 1,20 ± 0,01 3,12± 0,01 0,1 1,05±0,02 0,77±0,01 1,79± 0,01

Dari hasil pengukuran magnetik pada nanopartikel kobalt ferit dihasilkan nilai medan koersif yang semakin besar setelah didoping 0,1 mol stronsium dari 0,70±0,01 kOe menjadi 1,05±0,02 kOe. Hasil ini berbanding terbalik dengan nilai magnetisasi saturasi dan remanen yang dihasilkan. Teramati jelas pada Tabel 3. bahwa magnetisasi saturasi dan remanen semakin menurun dengan kenaikan medan koersif. Sehingga hasil medan koersif ini terkait dengan sifat magnetik yang bergantung pada komposisi Sedangkan perubahan koersifitas terjadi karena adanya perubahan keadaan multi domain menjadi keadaan domain tunggal superparamagnetik. Selain itu perlakuan panas juga mempengaruhi magnetisasi saturasi.

IV. KESIMPULAN

Pengaruh doping stronsium dengan 0,1 mol pada nanopartikel kobalt ferit menyebabkan adanya tegangan kisi (lattice strain) sehingga dihasilkan nilai (force constant) di kedua kisi berupa kt dan ko terkait distribusi kation. Dari hal ini dapat disinyalir ada sebuah tegangan dari penekanan di tetrahedral site sehingga dapat diidentifikasi bahwa intensitas konstanta menyebabkan nilai konstanta gaya oktahedral ko lebih kecil dibanding nilai konstanta gaya tetrahedral kt. Selanjutnya dihasilkan ukuran kristal semakin kecil dengan penambahan doping stronsium yang sebanding dengan densitas yang semakin kecil dengan kenaikan nilai parameter kisi. Hal ini terjadi akibat subtitusi doping.

sedangkan pengukuran sifat magnetik dihasilkan besar magnetisasi saturasi dan remanen semakin menurun dengan kenaikan medan koersif.

Dengan demikian metode sintesis, perlakuan panas, komposisi bahan, berpengaruh kuat dalam sifat magnetik.

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] P. A. Lima A.C, J. Araujo, M. Morales, M. S. .N and J. Soares, "The effect of Sr+2 on the structure and magnetic properties of nanocrystallie cobalt ferrite," Material Letters, 2012.

[2] C. A. H. Goswami P Partha and C. S. M. S. Vijayanand, "Sonochemical synthesis of cobalt ferrite nanoparticle," Hindawi international journal of chemical engineering, p. 6, 2013.

[3] H. Zhang, V. Malik, S. Mallapragada and M. Akinc, "synthesis and Characterization of Gd doped magnetite nanoparticles,"

journal of magnetism and magnetic materials , vol. 423, pp. 386-394, 2016.

[4] M. E. S. Ghahfarokhi, R. F and Z. M. Shouhstari, "A Study of the properties of SrFe12-xCoxO19 Nanoparticles," journal of magnetism dan magnetic materials ,

vol. 349, pp. 80-87, 2014.

[5] G. A. Sivakumar M and Z. W, "Nanophase formation of stronsium hexaferrite fine powder by the sonochemical method using Fe(CO)5," Journal of magnetism and magnetic materials, vol. 268, pp. 95-104, 2004.

[6] R. Safi, A. Ghasemi, S. R. Razavi and M. Travousi, "The role of pH on the size and magnetic consequence of cobalt ferrite,"

Journal of magnetism and magnetic material, vol. 396, pp. 288-294, 2015.

[7] C. Murugesan, M. Perumal and G. & Chandrasekaran, "Structural, sielectric and magnetic properties of cobalt ferrite prepared using auto combution and ceramic route," physica B, pp. 53-56, 2014.

[8] K. Maaz, S. Karim, A. Mumtaz, S. Hasanain, J. Liu and J. Duan, "Synthesis and magnetic characterization of nickel ferrite nanoparticles prepared by co-precipitation route.," Journal of

Magnetism and Magnetic Materials, vol. 321, pp. 1838-1842, 2009.

[9] F. Huixia, C. Baiyi, Z. Jiangiang and L. J. Tan, "Preparation and characterization of the cobalt ferrite nano-particles," Journal of Magnetism and Magnetic Materials,

vol. 356, pp. 68-72, 2014.

[10] R. &. S. J. Kotnala, Ferrite Materials: Nano to spintronic regime, vol. 23, New Delhi, India.: Handbook of Magnetic Materials, 2015.

[11] C. Amalia, "Fabrikasi Nanopartikel Cobalt Ferrite Hasil Ko-Presipitasi dengan Two Step Annealing," Skripsi, 2015.

[12] S. V. Puli, S. Adireddy and V. C. Ramana, "Chemical bonding and magntic properties of gadolinium (Gd) subtituted cobalt ferrite," journal of alloys and compounds ,

vol. 644, pp. 470-475, 2015.

[13] U. V. &. C. V. S. Ancharova, "Nano-domain states of strontium ferrites SrFe1-yMyO2.5+x," Journal of Solid State Chemistry, vol. 255, pp. 410-416, 2015. [14] R. &. K. M. Kumar, "Lattice strain

induced magnetism in subtituted

nanocyrstalline cobalt ferrite," journal of magnetism and magnetic materialls, vol. 416, pp. 335-341, 2016.

[15] G. Zhijun, X. Xiang, F. Guoli and F. Li,

journal of Physics chemical compound ,

vol. 112, pp. 18459 - 18466, 2008.

[16] F. Cheng, C. Liao, J. Kuang, C. Yan, C. Liangyao, H. Zhao and z. Liu,

"Nanostructure magneto optical thin films of rare earth (RE = Gd, Tb, Dy) doped cobalt spinel by sol-gel synthesis," journal of applied physics , vol. 85, p. 2782, 1999. [17] S. &. S. H. Amiri, "Magnetic and

structural properties of RE doped Co-ferrite (RE=Nd, Eu, and Gd)

nano-particles synthesized by co-precipitation.,"

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 345, pp. 18-23, 2013. [18] S. Gubin, Y. Koksharov, G. omutov and

G. Yurkov, "Preparation, Structure and Properties," Magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties. Jounal of Magnetic Nanoparticles, vol. 74, pp. 489-520, 2015.

[19] M. Hoshiar, F. Zebhi, Z. Razi and A. &. A. Z. Alidoust, "Synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles using

combustion, coprecipitation and

precipitation methods: A comparison study of size, structural, and magnetic

properties," Journal of magnetism and magnetic materials, vol. 371, pp. 43-48, 2014.

[20] L. Kumar, P. Kumar and A. &. K. M. Narayan, "Rietveld analysis of XRD patterns of different sizes of

nanocrystalline cobalt ferrite,"

International nano letters , vol. 3, p. 8, 2013.

[21] J. Stohr and H. Siegmann, "Magnetism from fundamentals to nanoscale dymanics," springer , 2006 .

[22] K. S. Chawla, M. S. S, P. Kaur, M. K. R and M. S. Yusuf, "Effect pf site

preferences on structural and magnetic switching properties of CO-Zr doped strontium hexaferrite SrCoxZrxFe(12-2x)O19," Journal of Magnetism and mmagnetic materials , vol. 378, pp. 84-91, 2015.

Tabel 1 . Hasil karakteristik FTIR nilai spektrum � , � , kt dan ko sebagai berikut:

Dari hasil karakteristik FTIR ditunjukkan bahwa nilai force contstant untuk kt dihasilkan sedikit lebih besar dengan penambahan bahan doping stronsium yaitu dari sebesar 14,91 menjadi 15,01 N/m. Sedangkan nilai ko dihasilkan semakin menurun dari 10,56 menjadi 8,63 N/m. Sehingga hasil ini menunjukkan bahwa nilai ko berubah sangat signifikan dibandingkan dengan nilai kt .

Dari hasil ini dapat diasumsikan bahwa material stronsium lebih menekan di oktahedral site dibandingkan oktahedral site. Dan penambahan bahan doping yang semakin besar menyebabkan tegangan kisi yang semakin meningkat. Karakterisasi ini menunjukkan bahwa sifat magnetik dapat bergantung pada komposisi kimia [17].

3.2. Analisa XRD

Karakteristik spektral XRD dalam Gambar 3.2 ditunjukkan lima sudut puncak yang hadir dari sampel kobalt ferit tanpa doping maupun dengan doping stronsium. Hasil ini terkait dengan sudut yang paling tinggi dari sampel dihasilkan pada sudut

2θ

yang cenderung sama yaitu sebesar sudut

2θ

= 35,48º sebelum

didoping dan setelah didoping stronsium hasil dari sudut

2θ = 35,41º . Dari hasil ini diperoleh

data indeks Miller hkl (311). Hasil ini bersesuaian dengan ICDD nomor 221086 yang merupakan struktur

struktur (inverse spinel)

face center cubic (fcc) yang sesuai dengan

penelitian sebelumnya

[18] .

Perbedaan dari besar sudut

2θ

yang dihasilkan tidak signifikan. Hasil ini teramati jelas kurva Gambar 3.2. dimana spektral lebih pendek dari sampel kobalt ferit dengan bahan doping dibandingkan sebelum ditambahkan doping. Hal ini dapat terjadi akibat dari subtitusi bahan. Selanjutnya dari data puncak tertinggi dapat dihasilkan ukuran kristalit, parameter a dan densitas melalui persamaan Schereer [19]. Hasil ini disajikan dalam Tabel 2.

Gambar 3.2. Kurva karakterisasi spektral XRD pada kobalt ferit tanpa doping stronsium dan doping sebesar 0,1 mol disuhu annealing 1000ºC.

20

30

40

50

60

70

Sr

x

Co

1-x

Fe

2

O

4

x = 0,0

x = 0,1 ( 2 2 0 )

( 3 1 1 )

( 4 0 0 ) ( 4 2 2 )

( 5 1 1 ) ( 4 4 0 )

In

te

n

si

ta

s

(a

.u

)

Sudut 2

θ

(

o

)

Doping (mol)

k1 (cm-1₎

k2 (cm-1₎

kt (N/m)

ko (N/m) 0,0 591,21 402,18 14,91 10,56 0,1 593,14 363,60 15,01 8,63

1000

cm)

θ

-20

-10

0

10

20

-200

0

200

Sr

_x

Co

_1-x

Fe

₂

O

₄

x = 0,0

x = 0,1

M

a

g

n

e

ti

sa

si

(

e

m

u

/c

c

)

Medan Magnet,

H

_(kOe)

Dari Tabel 2 menunjukkan ukuran kristalit kobalt ferit dihasilkan lebih kecil dari sebesar 37,76±1,05 nm setelah didoping dengan 0,1 mol stronsium menjadi 35,30±1,01 nm. Hasil ini sebanding dengan ini terjadi karena pengaruh komposisi bahan doping pada proses pembentukkan kristal yang semakin kecil sehingga menyebabkan nilai densitas turun semakin kecil dari 5,30±0,07 menjadi 5,26±0,09 gr/cm3. Sedangkan pengaruh dari suhu annealing juga menjadi peran penting dalam pembentukkan kristal [20]. Selanjutnya didapatkan nilai dari parameter kisi a yang meningkat dari 8,37±0,04 untuk kobalt ferit tanpa doping menjadi 8,39±0,05 Å setelah dilakukan doping stronsium. Sehingga ini dapat disinyalir bahwa nilai parameter a yang dihasilkan bergantung pada konsentrasi bahan yang digunakan.

3.3 Analisa VSM

Karakteristik sifat magnetik ditunjukkan dalam kurva histerisis yang terbentuk pada Gambar 3.2. Sifat magnetik yang terukur dari nilai medan koersif (�_�), magnetisasi saturasi

) dan magnetisasi remanen .

Gambar 3.2. Histerisis magnetik di suhu 1000ºC pada nanopartikel kobalt ferit tanpa doping dan doping 0,1 mol stronsium.

Kurva karakteristik menunjukkan bahwa nanopartikel kobalt ferit dengan doping 0,1 mol stronsium kurva terbentuk lebih lebar sedangkan tanpa doping stronsium terbentuk lebih pipih. Hal ini disinyalir karena komposisi dari komponen serta atom kristalnya. Sehingga dapat berpengaruh pada sifat magnetik yang dihasilkan yang ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3.Hasil karakteristik nilai (�_�), ) dan ).

x (mol) Ukuran Kristal (nm) Parameter a ( Å) Densitas ( gr/cm3)

0,0 37,76±1,05 8,37±0,04 5,30±0,07

0,1 35,30±1,01 8,39±0,05 5,26±0,09

Doping (mol)

Medan koersif Hc (kOe)

Magnetisasi remanen

Mr

(emu/cc)  102

Magnetisasi Saturasi

MS

(emu/cc) 102 0,0 0,70±0,01 1,20 ± 0,01 3,12± 0,01 0,1 1,05±0,02 0,77±0,01 1,79± 0,01

Dari hasil pengukuran magnetik pada nanopartikel kobalt ferit dihasilkan nilai medan koersif yang semakin besar setelah didoping 0,1 mol stronsium dari 0,70±0,01 kOe menjadi 1,05±0,02 kOe. Hasil ini berbanding terbalik dengan nilai magnetisasi saturasi dan remanen yang dihasilkan. Teramati jelas pada Tabel 3. bahwa magnetisasi saturasi dan remanen semakin menurun dengan kenaikan medan koersif. Sehingga hasil medan koersif ini terkait dengan sifat magnetik yang bergantung pada komposisi Sedangkan perubahan koersifitas terjadi karena adanya perubahan keadaan multi domain menjadi keadaan domain tunggal superparamagnetik. Selain itu perlakuan panas juga mempengaruhi magnetisasi saturasi.

IV. KESIMPULAN

Pengaruh doping stronsium dengan 0,1 mol pada nanopartikel kobalt ferit menyebabkan adanya tegangan kisi (lattice strain) sehingga dihasilkan nilai (force constant) di kedua kisi berupa kt dan ko terkait distribusi kation. Dari hal ini dapat disinyalir ada sebuah tegangan dari penekanan di tetrahedral site sehingga dapat diidentifikasi bahwa intensitas konstanta menyebabkan nilai konstanta gaya oktahedral ko lebih kecil dibanding nilai konstanta gaya tetrahedral kt. Selanjutnya dihasilkan ukuran kristal semakin kecil dengan penambahan doping stronsium yang sebanding dengan densitas yang semakin kecil dengan kenaikan nilai parameter kisi. Hal ini terjadi akibat subtitusi doping.

sedangkan pengukuran sifat magnetik dihasilkan besar magnetisasi saturasi dan remanen semakin menurun dengan kenaikan medan koersif.

Dengan demikian metode sintesis, perlakuan panas, komposisi bahan, berpengaruh kuat dalam sifat magnetik.

V. DAFTAR PUSTAKA

[1] P. A. Lima A.C, J. Araujo, M. Morales, M. S. .N and J. Soares, "The effect of Sr+2 on the structure and magnetic properties of nanocrystallie cobalt ferrite," Material Letters, 2012.

[2] C. A. H. Goswami P Partha and C. S. M. S. Vijayanand, "Sonochemical synthesis of cobalt ferrite nanoparticle," Hindawi international journal of chemical engineering, p. 6, 2013.

[3] H. Zhang, V. Malik, S. Mallapragada and M. Akinc, "synthesis and Characterization of Gd doped magnetite nanoparticles," journal of magnetism and magnetic materials , vol. 423, pp. 386-394, 2016.

[4] M. E. S. Ghahfarokhi, R. F and Z. M. Shouhstari, "A Study of the properties of SrFe12-xCoxO19 Nanoparticles," journal of magnetism dan magnetic materials , vol. 349, pp. 80-87, 2014.

[5] G. A. Sivakumar M and Z. W, "Nanophase formation of stronsium hexaferrite fine powder by the sonochemical method using Fe(CO)5," Journal of magnetism and magnetic materials, vol. 268, pp. 95-104, 2004.

[6] R. Safi, A. Ghasemi, S. R. Razavi and M. Travousi, "The role of pH on the size and magnetic consequence of cobalt ferrite,"

Journal of magnetism and magnetic material, vol. 396, pp. 288-294, 2015.

[7] C. Murugesan, M. Perumal and G. & Chandrasekaran, "Structural, sielectric and magnetic properties of cobalt ferrite prepared using auto combution and ceramic route," physica B, pp. 53-56, 2014.

[8] K. Maaz, S. Karim, A. Mumtaz, S. Hasanain, J. Liu and J. Duan, "Synthesis and magnetic characterization of nickel ferrite nanoparticles prepared by co-precipitation route.," Journal of

Magnetism and Magnetic Materials, vol. 321, pp. 1838-1842, 2009.

[9] F. Huixia, C. Baiyi, Z. Jiangiang and L. J. Tan, "Preparation and characterization of the cobalt ferrite nano-particles," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 356, pp. 68-72, 2014.

[10] R. &. S. J. Kotnala, Ferrite Materials: Nano to spintronic regime, vol. 23, New Delhi, India.: Handbook of Magnetic Materials, 2015.

[11] C. Amalia, "Fabrikasi Nanopartikel Cobalt Ferrite Hasil Ko-Presipitasi dengan Two Step Annealing," Skripsi, 2015.

[12] S. V. Puli, S. Adireddy and V. C. Ramana, "Chemical bonding and magntic properties of gadolinium (Gd) subtituted cobalt ferrite," journal of alloys and compounds , vol. 644, pp. 470-475, 2015.

[13] U. V. &. C. V. S. Ancharova, "Nano-domain states of strontium ferrites SrFe1-yMyO2.5+x," Journal of Solid State Chemistry, vol. 255, pp. 410-416, 2015.

[14] R. &. K. M. Kumar, "Lattice strain induced magnetism in subtituted

nanocyrstalline cobalt ferrite," journal of magnetism and magnetic materialls, vol. 416, pp. 335-341, 2016.

[15] G. Zhijun, X. Xiang, F. Guoli and F. Li, journal of Physics chemical compound , vol. 112, pp. 18459 - 18466, 2008. [16] F. Cheng, C. Liao, J. Kuang, C. Yan, C.

Liangyao, H. Zhao and z. Liu,

"Nanostructure magneto optical thin films of rare earth (RE = Gd, Tb, Dy) doped cobalt spinel by sol-gel synthesis," journal of applied physics , vol. 85, p. 2782, 1999.

[17] S. &. S. H. Amiri, "Magnetic and structural properties of RE doped Co-ferrite (RE=Nd, Eu, and Gd)

nano-particles synthesized by co-precipitation.," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 345, pp. 18-23, 2013.

[18] S. Gubin, Y. Koksharov, G. omutov and G. Yurkov, "Preparation, Structure and Properties," Magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties. Jounal of Magnetic Nanoparticles, vol. 74, pp. 489-520, 2015.

[19] M. Hoshiar, F. Zebhi, Z. Razi and A. &. A. Z. Alidoust, "Synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles using

combustion, coprecipitation and

precipitation methods: A comparison study of size, structural, and magnetic

properties," Journal of magnetism and magnetic materials, vol. 371, pp. 43-48, 2014.

[20] L. Kumar, P. Kumar and A. &. K. M. Narayan, "Rietveld analysis of XRD patterns of different sizes of

nanocrystalline cobalt ferrite,"

International nano letters , vol. 3, p. 8, 2013.

[21] J. Stohr and H. Siegmann, "Magnetism from fundamentals to nanoscale dymanics," springer , 2006 .

[22] K. S. Chawla, M. S. S, P. Kaur, M. K. R and M. S. Yusuf, "Effect pf site

preferences on structural and magnetic switching properties of CO-Zr doped strontium hexaferrite SrCoxZrxFe(12-2x)O19," Journal of Magnetism and mmagnetic materials , vol. 378, pp. 84-91, 2015.