Технологические особенности получения феррита цинка с применением золь–гель-метода

Шабельская Н. П.; Егорова М. А.; Раджабов А. М.; Ульянова В. А.; Гайдукова Ю. А.

doi:10.31857/S0002337X23030119

Технологические особенности получения феррита цинка с применением золь–гель-метода

Авторы: Шабельская Н.П.¹^,2, Егорова М.А.¹, Раджабов А.М.¹, Ульянова В.А.¹, Гайдукова Ю.А.¹
Учреждения:
1. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
2. Южный федеральный университет
Выпуск: Том 59, № 3 (2023)
Страницы: 260-265
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140154
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23030119
EDN: https://elibrary.ru/YSVJLQ
ID: 140154

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследован процесс формирования структуры феррита цинка с использованием золь–гель-метода в присутствии ряда органических темплатов: полиакриламида, лимонной кислоты, сахарозы, карбамида. Полученные материалы охарактеризованы при помощи рентгенофазового анализа, электронной микроскопии, оценены размеры кристаллитов по методу Шеррера. Показано, что формирование структуры шпинели наиболее полно протекает при использовании полиакриламида или лимонной кислоты в качестве органического темплата. В случае использования лимонной кислоты удается получить материалы с минимальным размером кристаллитов. В присутствии сахарозы или карбамида в качестве органического темплата образцы не однофазны. Выполнена термодинамическая оценка протекающих процессов. Проведенное исследование позволяет осуществлять осознанный выбор органического прекурсора в процессе синтеза мелкокристаллических ферритов со структурой шпинели.

Ключевые слова

синтез феррита цинка, органический темплат, лимонная кислота, карбамид, полиакриламид, сахароза

Список литературы

Smolii V.A., Kosarev A.S., Yatsenko E.A., Gol’tsman B.N. Structure Formation in Cellular Glass Based on Novocherkassk CHPP Ash-Slag Wastes // Glass Ceram. 2018. V. 75. P. 303–307. https://doi.org/10.1007/s10717-018-0075-9
Yatsenko E.A., Zubekhin A.P., Klimenko E.B. Electrochemical Methods for Improving the Strength of Adhesion of One-Coat Glass Enamels to Substrate // Glass Ceram. 2004. V. 61. P. 90–93. https://doi.org/10.1023/B:GLAC.0000034055.17814.11
Tomina E.V., Pavlenko A.A., Kurkin N.A. Synthesis of Bismuth Ferrite Nanopowder Doped with Erbium Ions // Condens. Mater. Interphases. 2021. V. 23. № 1. P. 93–100. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3309
Mittova I.Ya., Sladkopevtsev B.V., Mittova V.O., Nguyen A.T., Kopeichenko E.I., Khoroshikh N.V., Varnachkina I.A. Formation of Nanoscale Films of the (Y2O3–Fe2O3) on the Monocrystal InP // Condens. Mater. Interphases. 2019. V. 21. № 3. P. 406–418. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/1156
Копейченко Е.И., Миттова И.Я., Перов Н.С., Нгуен А.Т., Миттова В.О., Алехина Ю.А., Фам В. Синтез, состав и магнитные свойства нанопорошков феррита лантана, допированного кадмием // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 4. С. 388–392. https://doi.org/10.31857/S0002337X21040072
Винник Д.А., Гудкова С.А., Живулин В.Е., Трофимов Е.А. Типы структур, получение, свойства, перспективы применения твердых растворов на основе ферритов // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 11. С. 1174–1184. https://doi.org/10.31857/S0002337X21110130
Ghasemi A.K., Ghorbani M., Lashkenari M.S., Nasiri N. Controllable Synthesis of Zinc Ferrite Nanostructure with Tunable Morphology on Polyaniline Nanocomposite for Supercapacitor Application // J. Energy Storage. 2022. V. 51. P. 104579. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104579
Hajlaoui M.E., Gharbi S., Dhahri E., Khirouni K. Impedance Spectroscopy and Giant Permittivity Study of ZnFe2O4 Spinel Ferrite as a Function of Frequency and Temperature // J. Alloys Compd. 2022. V. 90615. P. 164361. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164361
Fang Y., Liang Q., Li Y., Luo H. Surface Oxygen Vacancies and Carbon Dopant Co-Decorated Magnetic ZnFe2O4 as Photo-Fenton Catalyst towards Efficient Degradation of Tetracycline Hydrochloride // Chemosphere. 2022. V. 302. P. 134832. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134832
Luo J., Wu Y., Chen X., He T., Zeng Y., Wang G., Wang Y., Zhao Y. Chen Z. Synergistic Adsorption-Photocatalytic Activity Using Z-Scheme Based Magnetic ZnFe2O4/CuWO4 Heterojunction for Tetracycline Removal // J. Alloys Compd. 2022. V. 91025. P. 164954. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164954
Корнейков Р.И., Иваненко В.И., Аксенова С.В. Ионообменное извлечение из растворов катионов Zn2+, Co2+ и Ni2+ фосфатотитановыми матрицами // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 3. С. 297–301. https://doi.org/10.31857/S0002337X22030071
Корнейков Р.И., Иваненко В.И., Аксенова С.В. Процессы сорбции/десорбции катионов Cu2+ и Ni2+ на аморфных фосфатотитановых сорбентах // Неорган. материалы 2022. Т. 58. № 2. С. 150–154. https://doi.org/10.31857/S0002337X22020075
Zhao X., Baharinikoo L., Farahani M.D., Mahdizadeh B., Farizhandi A.A.K. Experimental Modelling Studies on the Removal of Dyes and Heavy Metal Ions Using ZnFe2O4 Nanoparticles // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 5987. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10036-y
Amin A.M.M., Rayan D.A., Ahmed Y.M.Z., El-Shall M.S., Abdelbasir S.M. Zinc Ferrite Nanoparticles from Industrial Waste for Se(IV) Elimination from Wastewater // J. Environ. Manage. 2022. V. 31215. P. 114956. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114956
Wu X., Lu J., Huang S., Shen X., Cui S., Chen X. Facile Fabrication of Novel Magnetic 3-D ZnFe2O4/ZnO Aerogel Based Heterojunction for Photoreduction of Cr(VI) under Visible Light: Controlled Synthesis, Facial Change Distribution, and DFT Study // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 59430. P. 153486. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153486
Бузько В.Ю., Шамрай И.И., Рябова М.Ю., Киреева Г.В., Горячко А.И. Свойства наноразмерного никель-цинкового феррита, полученного различными методами // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 1. С. 41–46. https://doi.org/10.31857/S0002337X21010024
Gautam J., Kannan K., Meshesha M.M., Dahal B., Subedi S., Ni L., Wei Y., Yang B.L. Heterostructure of Polyoxometalate/Zinc-Iron-Oxide Nanoplates as an Outstanding Bifunctional Electrocatalyst for the Hydrogen and Oxygen Evolution Reaction // J. Colloid Interface Sci. 2022. V. 618. P. 419–430. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.03.103
Fu Y.-Ming, Tang Y.-Bin, Shi W.-Long, Chen F.-Yan, Guo F., Hao C.-Chen Preparation of Rambutan-Shaped Hollow ZnFe2O4 Sphere Photocatalyst for the Degradation of Tetracycline by Visible-Light Photocatalytic Persulfate Activation // Mater. Chem. Phys. 2022. V. 2861. P. 126176. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126176
Миттова И.Я., Перов Н.С., Алехина Ю.А., Миттова В.О., Нгуен А.Т., Копейченко Е.И., Сладкопевцев Б.В. Размер и магнитные характеристики нанокристаллов YFeO3 // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 3. С. 283–289. https://doi.org/10.31857/S0002337X22030113
Ларионов Д.С., Битанова В.А., Евдокимов П.В., Гаршев А.В., Путляев В.И. Золь–гель-синтез порошков Ca3(PO4)2 и Ca3–xNa2x(PO4)2 для формирования биокерамики методом 3D-печати // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 3. С. 317–326. https://doi.org/10.31857/S0002337X22030095
Морозова Л.В. Синтез нанокристаллических порошков в системе CеO2〈ZrO2〉–Al2O3 цитратным золь–гель-методом // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 163–172. https://doi.org/10.31857/S0002337X21020093
Sakfali J., Ben Chaabene S., Akkari R., Said Zina M. One-Pot Sol-Gel Synthesis of Doped TiO2 Nanostructures for Photocatalytic Dye Decoloration // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 8. P. 1324–1337. doi.https://doi.org/10.1134/S003602362208023X
Patil S.B., Naik H.S.B., Nagaraju G., Viswanath R., Rashmi S.K., Kumar M.V. Sugarcane Juice Mediated Eco-Friendly Synthesis of Visible Light Active Zinc Ferrite Nanoparticles: Application to Degradation of Mixed Dyes and Antibacterial Activities // Mater. Chem. Phys. 2018. V. 212. P. 351–362. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.03.038
Zhang J., Song J.-M., Niu H.-L., Mao C.-J., Zhang S.-Y., Shen Y.-H. ZnFe2O4 Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Enhanced Gassensing Property for Acetone // Sens. Actuators, B. 2015. V. 221. P. 55–62. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.06.040
Cherif K., Rekhila G., Omeiri S., Bessekhouad., Trari M. Physical and Photoelectrochemical Properties of the Spinel ZnCr2O4 Prepared by Sol Gel Application to Orange II Degradation under Solar Light // J. Photochem. Photobiol., A: Chem. 2019. V. 368. P. 290–295. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2018.10.003
Simonenko T.L., Simonenko N.P., Simonenko E.P., Kuznetsov N.T. Features of Glycol-Citrate Synthesis of Highly Dispersed Oxide La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 10. P. 1495–1502. https://doi.org/10.1134/S0036023622600939
Шабельская Н.П., Егорова М.А., Арзуманова А.В., Яковенко Е.А., Забабурин В.М., Вяльцев А.В. Получение композиционных материалов на основе феррита кобальта(II) для очистки водных растворов // Изв. вузов. Сер.: Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. № 2. С. 95–102. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216402.6215
Shabelskaya N.P., Egorova M.A., Vasileva E.V., Polozhentsev O.E. Photocatalytic Properties of Nanosized Zinc Ferrite and Zinc Chromite // Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 2021. V. 12. № 1. P. 015004. https://doi.org/10.1088/2043-6254/abde3b
Gagarin P.G., Gus’kov A.V., Gus’kov V.N., Kondrat’eva O.N., Nikiforova G.E., Pechkovskaya K.I., Ryumin M.A., Tyurin A.V., Khoroshilov A.V., Efimov N.N., Gavrichev K.S. Thermal, Thermodynamic, and Magnetic Properties of Europium Stannate Eu2Sn2O7 // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 11. P. 1803–1812. https://doi.org/10.1134/S0036023622601015