THE INFLUENCE OF THE SYNTHESIS METHOD ON THE COMPOSITION, MORPHOLOGY AND CATALYTIC PROPERTIES OF NANO-SIZED BISMUTH FERRITE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Nanocrystalline bismuth ferrite was synthesized using spray pyrolysis and citrate combustion methods. BiFeO3 samples were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The citrate and spray pyrolysis samples of bismuth ferrite were tested as catalysts for the Fenton-like reaction of the oxidative destruction of methyl orange. The influence of the synthesis method on the composition, morphology of bismuth ferrite particles, as well as catalytic activity has been established. The kinetics of the oxidative destruction of the dye in the presence of bismuth ferrite samples is satisfactorily described by a pseudo-first order model; the reaction rate constant in the case of BiFeO3 synthesized by spray pyrolysis is 0.0072 min-1, for citrate BiFeO3 it is slightly less -0.0049 min-1. The degree of destruction of methyl orange in 120 minutes without a catalyst is 7%, in the presence of spray pyrolysis bismuth ferrite - 62%, in the presence of citrate bismuth ferrite - 51%.

About the authors

E. V. Tomina

Voronezh State University of Forestry and Technologes named after G. F. Morozov; Voronezh State University

Email: tomina-e-v@yandex.ru
Voronezh, Russia; Voronezh, Russia

N. A. Kurkin

Voronezh State University

Voronezh, Russia

I. S. Cherednichenko

Voronezh State University

Voronezh, Russia

A. N. Lukin

Voronezh State University

Voronezh, Russia

References

  1. Jayababu S., Inbasekaran M., Narayanasamy S. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 123. P. 108306. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2020.108306
  2. Kharisov B.I., Dias H.V.R., Kharissova O.V. // Arab. J. Chem. 2019. V. 12.№7. P. 1234. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.10.049
  3. Ершов Д.С., Беспрозванных Н.В., Синельщикова О.Ю. //Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67.№1. С. 118. https://doi.org/10.31857/S0044457X22010032
  4. Kefeni K.K., Msagati A.M., Mamba B.B. // Mater. Sci. Eng., B. 2017. V. 215. P. 37. http://dx.doi.org/10.1016/j.mseb.2016.11.002
  5. Томина Е.В., Перов Н.С., Миттова И.Я. и др. // Изв. АН. Сер. Хим. 2020.№5. С. 941. https://doi.org/10.1007/s11172-020-2852-1
  6. Шабельская Н.П., Егорова М.А., Раджабов А.М. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 3. С. 260. https://doi.org/10.31857/S0002337X23030119
  7. Гаврилова М.А., Гаврилова Д.А., Кондрашкова И.С. и др. // Физика и химия стекла. 2023. Т. 49. № 4. С. 459. https://doi.org/10.31857/S013266512260090X
  8. Karthikeyan K., Thirumoorthi A. // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2018. V. 9. № 5. P. 631. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2018-9-5-631640
  9. Arti, Gupta R., Singh S.P. et al. // J. Alloys Compd. 2022. V. 908. P. 164602. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164602
  10. Проскурина О.В., Соколова А.Н., Сироткин А.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 2. С. 160. https://doi.org/10.31857/S0044457X2102015X
  11. Feroze A., Idrees M., Kim D.K. et al. // J. Electron. Mater. 2017. V. 46. P. 4582. https://doi.org/10.1007/s11664-017-5463-3
  12. Егорышева А.В., Кувшинова Т.Б., Володин В.Д. и др. // Неорган. материалы. 2013. V. 49. № 3. С. 316–320. https://doi.org/10.7868/S0002337X13030032
  13. Selbach S.M., Tybell T., Einarsrud M.A. et al. // J. Solid State Chem. 2010. V. 183. №. 5. P. 1205. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.03.014
  14. Морозов М.И., Ломанова Н.А., Гусаров В.В. // Журн. общ. химии. 2003. Т. 73.№11. С. 1772.
  15. Liu T., Xu Y., Zhao J. // Ceram. Soc. 2010. V. 93. №11. P. 3637. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03945.x
  16. Макоед И.И. Получение и физические свойства мультиферроиков. Брест: БрГУ, 2009. 181 с.
  17. Valant M., Axelsson A.K., Alford N. // Chem. Mater. 2007. V. 19. №. 22. P. 5431. https://doi.org/10.1021/cm071730+
  18. Phapale S., Mishra R., Das D. // J. Nucl. Mater. 2008. V. 373. P. 137. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.05.036
  19. Михайлов А.В., Грибченкова Н.А., Колосов Е.Н. и др. //Журн. физ. химии. 2011. Т. 85.№1. С. 31.
  20. Rojac T., Bencan A., Malic B. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2014. V. 97.№7. P. 1993. https://doi.org/10.1111/jace.12982
  21. Fei Ya., Yunjing Shi, Xiaofeng Z. et al. // Chem. Eng. J. 2021. V. 417. P. 127945. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127945
  22. Nair S.G., Satapathy J., Kumar N.P. // Appl. Phys. A. 2020. V. 126. P. 836. https://doi.org/10.1007/s00339-020-04027-x
  23. Chen D., Niu F., Qin L. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2017. V. 171. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.06.021
  24. Li Yan, Wang X.T., Zhang X.Q. et al. // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2020. V. 118. P. 113865. https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.113865
  25. Kolivand A., Sharifnia S. // Int. J. Energy Res. 2021. V. 45. P. 2739. https://doi.org/10.1002/er.5966
  26. Dutta V., Sharma S., Raizada P. et al. // Mater. Lett. 2020. V. 270. P. 127693. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127693
  27. Yun-Hui Si, Yu Xia, Ya-Yun Li et al. // Mod. Phys. Lett. B. 2018. V. 32. P. 1850185. https://doi.org/10.1142/S0217984918501853
  28. Arya G., Yogiraj J., Negi N.S. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V. 723. P. 983. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.325
  29. Yisong Guo, Yongping Pu, Yongfei Cui et al. // Mater. Lett. 2017. V. 196. P. 57. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.03.023
  30. Neogi S., Ghosh R. // J. Appl. Phys. 2020. V. 128. №14. P. 144501. https://doi.org/10.1063/5.0023131
  31. Siddique M., Noor K.M., Saeed M. // Z. Phys. Chem. 2019. V. 233.№5. P. 595. https://doi.org/10.1515/zpch-2018-1225
  32. Lisnevskaya I.V., Bobrova I.A., Lupeiko T.G. // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 397. P. 86. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.08.084
  33. Asefi N., Masoudpanah S.M., Hasheminiasari M. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 228. P. 168. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.02.059
  34. Bhoi Y.P., Nayak A.K., Gouda S.K. et al. // Catal. Commun. 2018. V. 114. P. 114. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2018.06.018
  35. Tomina E.V., Kurkin N.A., Korol’ A.K. et al. // J. Mater. Sci. - Mater. Electron. 2022. V. 33. P. 24594. http://dx.doi.org/10.1007/s10854-022-09170-0
  36. Дмитриев А.В., Владимирова Е.В., Кандауров М.В. и др. // ФТТ. 2017. Т. 59. № 12. С. 2338. http://dx.doi.org/10.21883/FTT.2017.12.45228.167
  37. Башкиров Л.А., Дудчик Г.П., Глинская А.А. и др. // Тр. БГТУ. Сер. Химия и технология неорганических веществ. 2016.№3. C. 93
  38. Проскурина О.В., Ноговицин И.В., Ильина Т.С. и др. // Журн. общ. химии. 2018. Т. 88. № 10. С. 1699. https://doi.org/ 10.1134/S0044460X18100189
  39. Proskurina O.V., Abiev R.S., Danilovich D.P. et al. // Chem. Eng. Process. 2019. V. 143. P. 107598. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.107598
  40. Тимакова Е.В., Логутенко О.А., Евсеенко В.И. и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2015.№4. С. 379. https://doi.org/10.15372/KhUR20150407
  41. Юхин Ю.М., Коледова Е.С., Логутенко О.А. Висмут и его соединения в медицине М.: РАН, 2022. 234 с.
  42. Чевела В.В., Безрядин С.Г., Семенов В.Э. и др. // Коорд. химия. 2003. Т. 29.№6. С. 448.
  43. Mhamad S.A., Ali A.A., Mohtar S.S. et al. // Mater. Chem. Phys. 2022. V. 282. P. 125983. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.125983
  44. Томина Е.В., Куркин Н.А., Дорошенко А.В. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58.№7. С. 727. https://doi.org/10.31857/S0002337X22070132
  45. Tatarchuk T., Shyichuk A., Trawczynska I. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 27517. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.243
  46. Evans R.W., Rafique R., Zarea A. et al. // J. Biol. Inorg. Chem. 2008. V. 13. P. 57. https://doi.org/10.1007/s00775-007-0297-8
  47. Ермакова Н.А., Волкова Л.А. // Вестник Тюменского гос. ун-та. Cер. Экология и природопользование. 2010.№3. С. 237.
  48. Лисневская И.В., Петрова А.В. // Неорган. материалы. 2009. Т. 45.№8. С. 1001.
  49. Владимирова Е.В., Дмитриев А.В., Кандауров М.В. // Журн. неорган. химии. 2019. T. 64. №6. С. 565. https://doi.org/10.1134/S0044457X19060163
  50. Денисов В.М., Белоусова Н.В., Жереб В.П. и др. // Журн. Cибирского федерального ун-та. Сер. Химия. 2012. Т. 5.№2. С. 146.
  51. Ломанова Н.А., Томкович М.В., Соколов В.В. и др. // Журн. общ. химии. 2016. Т. 86. № 10. С. 1605.
  52. Gustau C., James F.S. // Adv. Mater. 2009. V. 21. №24. P. 2463. https://doi.org/10.1002/adma.200802849
  53. Великанова И.А., Глинская А.А., Дудчик Г.П. // Тр. БГТУ. Сер. 2. Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2019.№1. С. 112.
  54. Клындюк А.И., Чижова Е.А., Тугова Е.А. и др. // Изв. СПбГТИ (ТУ). 2015.№29. C. 3.
  55. Дмитриев А.В., Владимирова Е.В., Кандауров М.В. и др. //Журн. прикл. химии. 2019.Т. 92.№1. С. 95. https://doi.org/10.1134/S0044461819010134
  56. Debnath K., Pramanik A. // Tetrahedron Lett. 2015. V. 56. P. 1654. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2015.02.030
  57. We L., Yang G., Wang R. et al. // J. Hazard. Mater. 2009. V. 164. P. 1159. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.09.016
  58. Maldonado A.C.M., Winkler E.L., Raineri M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123.№33. P. 20617. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b05371
  59. Hu Z., Oh W., Liu Yi et al. // J. Colloid Interface Sci. 2018. V. 509. P. 502. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.09.035
  60. Soltani T., Entezari M.H. // Chem. Eng. J. 2014. V. 251. P. 207. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2014.04.021
  61. Jiang Yo., Xing Ch., Chen Yu. et al. // Environ. Sci. Poll. Res. 2021. P. 1. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-427626/v1
  62. Cai X., Li J. et al. // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020. V. 17. P. 6. https://doi.org/10.3390/ijerph17010006
  63. Iboukhoulef H., Rachida D., Abdeltif A. et al. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2019. V. 383. P. 112012. http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2019.112012

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».