journal article·2012-02-23Open access

Effect of Cobalt Doping Concentration on the Crystalline Structure and Magnetic Properties of Monodisperse CoxFe3–xO4 Nanoparticles within Nonpolar and Aqueous Solvents

Ling Hu, Caroline de Montferrand, Yoann Lalatonne, Laurence Motte, Arnaud Brioude

Abstract

In this work, we investigate the effect of cobalt substitution on the size evolution, crystal structure, and magnetic properties of Fe 3 O 4 nanoparticles. Monodisperse Co x Fe 3– x O 4 nanoparticles were prepared, using a one-step method, by direct heating process of iron(III) and cobalt(II) acetylacetonates in high-boiling-point inert organic solvent. The quantities of precursors added were based on stoichiometric Fe/Co ratio of desired ferrite. Elemental analyses ICP-AES evidenced successful cobalt doping. The doped particles showed a cobalt-deficient composition. Transmission electron microscopy demonstrated the large changes of particle size as a function of cobalt doping. The magnetization measurements showed an unchanged saturation magnetization only up to x = 0.24, beyond which it significantly decreased. To make the as-synthesized nanoparticles suitable for biomedical applications, oleic acid ligands are exchanged with caffeic acid molecules leading to stable nanoparticles in physiological conditions.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Magnetic Properties and Synthesis of Ferrites · Iron oxide chemistry and applications · Nanoparticle-Based Drug Delivery

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces, Université Lyon 1, CNRS UMR 5615, 43 Boulevard du 11 Novembre 1918, 69622 Villeurbanne Cedex, France

Laboratoire CSPBAT, Université Paris 13, CNRS UMR 7244, 93017 Bobigny Cedex, France

Service de Médecine Nucléaire, Hôpital Avicenne, 125 route de Stalingrad, 93009 Bobigny Cedex, France

References (55)

Show source-provided references
1. Woo K. · Adv. Mater. · 2003 · 15 · 176110.1002/adma.200305561 ↗
2. Ngo A. T. · J. Appl. Phys. · 2001 · 89 · 337010.1063/1.1347001 ↗
3. Yi D. K. · Chem. Mater. · 2006 · 18 · 245910.1021/cm052885p ↗
4. Zhao W. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 891610.1021/ja051113r ↗
5. Pardavi-Horvath M. · J. Magn. Magn. Mater. · 2000 · 215 · 17110.1016/S0304-8853(00)00106-2 ↗
6. Gill C. S. · J. Catal. · 2007 · 251 · 14510.1016/j.jcat.2007.07.007 ↗
7. Pu H. T. · Nanotechnology · 2005 · 16 · 148610.1088/0957-4484/16/9/012 ↗
8. Olsvik O. · Clin. Microbiol. Rev. · 1994 · 7 · 4310.1128/CMR.7.1.43 ↗
9. Gupta A. K. · Biomaterials · 2004 · 25 · 302910.1016/j.biomaterials.2003.09.095 ↗
10. Amstad E. · Small · 2009 · 5 · 133410.1002/smll.200801328 ↗
11. Qiao R. · J. Mater. Chem. · 2009 · 19 · 627410.1039/b902394a ↗
12. Gai S. · Adv. Funct. Mater. · 2010 · 20 · 116610.1002/adfm.200902274 ↗
13. Gupta A. K. · Biomaterials · 2005 · 26 · 399510.1016/j.biomaterials.2004.10.012 ↗
14. Tchikov V. · J. Magn. Magn. Mater. · 2001 · 225 · 28510.1016/S0304-8853(00)01252-X ↗
15. Krotz F. · Mol. Ther. · 2003 · 7 · 70010.1016/S1525-0016(03)00065-0 ↗
16. Motte L. · Faraday Discuss. · 2010 · 149 · 21110.1039/C005286H ↗
17. Schwertmann U. · 200010.1002/9783527613229 ↗
18. Xie J. · Pure Appl. Chem. · 2006 · 78 · 100310.1351/pac200678051003 ↗
19. Salazar-Alvarez G. · Chem. Mater. · 2007 · 19 · 495710.1021/cm070827t ↗
20. Olsson R. T. · Chem. Mater. · 2005 · 17 · 510910.1021/cm0501665 ↗
21. Jacintho G. V. M · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 768410.1021/jp9013477 ↗
22. Melo T. F. O. · Surf. Sci. · 2006 · 600 · 364210.1016/j.susc.2006.02.055 ↗
23. Niu Z. P. · J. Mater. Sci. · 2006 · 41 · 572610.1007/s10853-006-0099-3 ↗
24. Nakagomi F. · J. Appl. Phys. · 2007 · 101 · 09M51410.1063/1.2712821 ↗
25. Wang X. · Nature · 2005 · 437 · 12110.1038/nature03968 ↗
26. Sorescu M. · J. Appl. Phys. · 2002 · 91 · 813510.1063/1.1456436 ↗
27. Sun S. H. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 27310.1021/ja0380852 ↗
28. Jana N. R. · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 393110.1021/cm049221k ↗
29. Fatima Fontes Lelis M. · Mater. Res. · 2003 · 6 · 14510.1590/S1516-14392003000200006 ↗
30. Gyergyek S. · J. Nanopart. Res. · 2010 · 12 · 126310.1007/s11051-009-9833-5 ↗
31. Xu C. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 993810.1021/ja0464802 ↗
32. Lalatonne Y. · Chem. Commun. · 2008 · 255310.1039/b801911h ↗
33. Song Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 616410.1021/ja049931r ↗
34. Xu Z. C. · Chem. Mater. · 2009 · 21 · 177810.1021/cm802978z ↗
35. Lattuada M. · Langmuir · 2007 · 23 · 215810.1021/la062092x ↗
36. Hoene J. V. · J. Phys. Chem. · 1958 · 62 · 109810.1021/j150567a019 ↗
37. Klokkenburg M. · Vib. Spectrosc. · 2007 · 43 · 24310.1016/j.vibspec.2006.09.008 ↗
38. Xu P. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1174510.1021/ja051637r ↗
39. Benyettou F. · Nanotechnology · 2011 · 22 · 05510210.1088/0957-4484/22/5/055102 ↗
40. Hu L. · J. Sol–Gel Sci. Technol. · 2009 · 49 · 27710.1007/s10971-008-1867-0 ↗
41. Wu N. Q. · Nano Lett. · 2004 · 4 · 38310.1021/nl035139x ↗
42. Zhao S. Y. · Bull. Korean Chem. Soc. · 2006 · 27 · 23710.5012/bkcs.2006.27.2.237 ↗
43. Amstad E. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 404210.1021/nl902212q ↗
44. Shultz M. D. · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 248210.1021/ja0651963 ↗
45. Fan X. A. · Eur. J. Inorg. Chem. · 2010 · 41910.1002/ejic.200900681 ↗
46. Yang K. · Appl. Surf. Sci. · 2010 · 256 · 309310.1016/j.apsusc.2009.11.079 ↗
47. Zhang L. · Appl. Surf. Sci. · 2006 · 253 · 261110.1016/j.apsusc.2006.05.023 ↗
48. Hong R. Y. · J. Alloys Compd. · 2009 · 480 · 94710.1016/j.jallcom.2009.02.098 ↗
49. Li Z. · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 139110.1021/cm035346y ↗
50. Berkowitz A. E. · J. Appl. Phys. · 1968 · 39 · 126110.1063/1.1656256 ↗
51. Morales M. P. · Chem. Mater. · 1999 · 11 · 305810.1021/cm991018f ↗
52. Zheng Y. H. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 19520410.1103/PhysRevB.72.195204 ↗
53. Demortière A. · Nanoscale · 2011 · 3 · 22510.1039/C0NR00521E ↗
54. Robinson D. B. · Langmuir · 2005 · 21 · 309610.1021/la047206o ↗
55. Maaz K. · J. Magn. Magn. Mater. · 2007 · 308 · 28910.1016/j.jmmm.2006.06.003 ↗