Фотокаталитическая активность наночастиц BiFeO3 допированных Ba

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе были синтезированы нанопорошки соединений из системы Bi₁–ₓBaₓFeO₃ (x = 0, 0.10, 0.20) методом горения нитрат-органических прекурсоров. Изучено влияние легирования феррита висмута (BiFeO₃) ионами бария (Ba) на морфологию, кристаллическую структуру и фотокаталитическую активность материала. Анализ методом рентгеновской дифракции показал, что кристаллы всех образцов имеют ромбоэдрически искаженную структуру перовскита с симметрией, соответствующей пространственной группе R3c. Легирование барием привело к существенному снижению размеров кристаллитов, а также к искажению кристаллической решётки. В случае замещения 20% атомов висмута атомами бария наблюдали образование примеси BaCO₃, что также было подтверждено анализом спектров комбинационного рассеяния света. Показано, что введение бария приводит к формированию более пористой текстуры образцов и значительному увеличению удельной площади поверхности материала. Исходный BiFeO₃ продемонстрировал крайне низкую эффективность разложения метиленового синего относительно фотолиза, в то время как легирование барием привело к значительному улучшению фотокаталитических характеристик материала: в случае кристаллов с 20% Ba разложение метиленового синего достигло 99% за 1 час.

Об авторах

P. P. Гюлахмедов

Дагестанский государственный университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000

Ф. Ф. Оруджев

Дагестанский государственный университет; Институт физики им. Х.И. Амирханова, Дагестанский федеральный исследовательский центр РАН

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000; Махачкала, 367015

А. Н. Хрусталев

МИРЭА — Российский технологический университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Москва, 119454

Д. С. Собола

Брненский технический университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Чехия, Брно, 60200

М. Д. Абдурахманов

Дагестанский государственный университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000

Ш. П. Фараджев

Дагестанский государственный университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000

А. Е. Муслимов

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Москва, 119333

В. М. Каневский

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Москва, 119333

М. Х. Рабаданов

Дагестанский государственный университет

Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000

Н.-М. Р. Алиханов

Дагестанский государственный университет; Институт физики им. Х.И. Амирханова, Дагестанский федеральный исследовательский центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alihanov.nariman@mail.ru
Россия, Махачкала, 367000; Махачкала, 367015

Список литературы

  1. Lefebvre O., Moletta R. // Water Res. 2006. V. 40. P. 3671. https://doi.org/10.1016/j.watres.2006.08.027
  2. Pirilä M., Saouabe M., Ojala S., Rathnayake B., Drault F., Valtanen A., Huuhtanen M., Brahmi R., Keiski R. L. // Top. Catal. 2015. V. 58. P. 1085. https://doi.org/10.1007/s11244-015-0477-7
  3. Nakata K., Fujishima A. // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 2012. V. 13. P. 169. https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001
  4. Mishra M., Chun D. M. // Appl. Catal. A Gen. 2015. V. 498. P. 126. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.03.023
  5. Lee G. J., Wu J. J. // Powder Technol. 2017. V. 318. P. 8. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.05.022
  6. Gu X., Li C., Yuan S., Ma M., Qiang Y., Zhu J. // Nanotechnology. 2016. V. 27. P. 402001. https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/40/402001
  7. Vavilapalli D. S., Srikanti K., Mannam R., Tiwari B., Mohan Kant M., Rao M. S. R., Singh S. // ACS Omega. 2018. V. 3. P. 16643. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b01744
  8. Mohan S., Subramanian B., Sarveswaran G. // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. P. 6835. https://doi.org/10.1039/c4tc01038h
  9. Khan H., Lofland S. E., Ahmed J., Ramanujachary K. V., Ahmad T. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 58. P. 717. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.01.257
  10. Lacerda L. H. S., de Lazaro S. R. // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2020. V. 400. P. 112656. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2020.112656
  11. Catalan G., Scott J. F. // Adv. Mater. 2009. V. 21. P. 2463. https://doi.org/10.1002/adma.200802849
  12. Han S. H., Kim K. S., Kim H. G., Lee H. G., Kang H. W., Kim J. S., Il Cheon C. // Ceram. Int. 2010. V. 36. P. 1365. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2010.01.020
  13. Soltani T., Entezari M. H. // Chem. Eng. J. 2013. V. 223. P. 145. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.02.124
  14. Soltani T., Entezari M. H. // Chem. Eng. J. 2014. V. 251. P. 207. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.04.021
  15. Soltani T., Entezari M. H. // Ultrason. Sonochem. 2013. V. 20. P. 1245. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.01.012
  16. Haruna A., Abdulkadir I., Idris S. O. // Heliyon. 2020. V. 6. P. e03237. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03237
  17. Nassereddine Y., Benyoussef M., Asbani B., El Marssi M., Jouiad M. // Nanomater. 2024. V. 14. Iss. 1. P. 51. https://doi.org/10.3390/nano14010051
  18. Huo Y., Jin Y., Zhang Y. // J. Mol. Catal. A Chem. 2010. V. 331. P. 15. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2010.08.009
  19. Duan Q., Kong F., Han X., Jiang Y., Liu T., Chang Y., Zhou L., Qin G., Zhang X. // Mater. Res. Bull. 2019. V. 112. P. 104. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2018.12.012
  20. Abdul Satar N. S., Adnan R., Lee H. L., Hall S. R., Kobayashi T., Mohamad Kassim M. H., Mohd Kaus N. H. // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 15964. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.05.105
  21. Li Z., Dai W., Bai L., Wang Y., Ma D., Peng Y., Deng Z., Xie Y., Liu B., Zhang G., Wang X., Zhu L. // J. Alloys Compd. 2023. V. 968. P. 171863. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171863
  22. Orudzhev F. F., Alikhanov N. M. R., Ramazanov S. M., Sobola D. S., Murtazali R. K., Ismailov E. H., Gasimov R. D., Aliev A. S., Ţălu Ş. // Mol. 2022. V. 27. P. 7029. https://doi.org/10.3390/molecules27207029
  23. Irfan S., Li L., Saleemi A. S., Nan C. W. // J. Mater. Chem. A. 2017. V. 5. P. 11143. https://doi.org/10.1039/C7TA01847A
  24. Yang R., Sun H., Li J., Li Y. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 14032. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.04.256
  25. Lu Z., Xie T., Wang L., Li L., Cao C., Mo C. // Opt. Mater. (Amst). 2022. V. 134. P. 113185. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2022.113185
  26. Mandal G., Goswami M. N., Mahapatra P. K. // Phys. B Condens. Matter. 2024. V. 695. P. 416475. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.416475
  27. Soltani T., Lee B. K. // J. Hazard. Mater. 2016. V. 316. P. 122. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.052
  28. Dubey A., Schmitz A., Shvartsman V. V., Bacher G., Lupascu D. C., Castillo M. E. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3. P. 5830. https://doi.org/10.1039/D1NA00420D
  29. Li P., Lin Y.-H., Nan C.-W. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 033922. https://doi.org/10.1063/1.3622564
  30. Abdelmadjid K., Gheorghiu F., Abderrahmane B. // Mater. 2022. V. 15. P. 961. https://doi.org/10.3390/ma15030961
  31. Zhang Y., Yang Y., Dong Z., Shen J., Song Q., Wang X., Mao W., Pu Y., Li X. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2020. V. 31. P. 15007. https://doi.org/10.1007/s10854-020-04064-5
  32. Alikhanov N. M. R., Rabadanov M. K., Orudzhev F. F., Gadzhimagomedov S. K., Emirov R. M., Sadykov S. A., Kallaev S. N., Ramazanov S. M., Abdulvakhidov K. G., Sobola D. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2021. V. 32. P. 13323. https://doi.org/10.1007/s10854-021-05911-9
  33. Shannon R. D. // Foundations of Crystallography. 1976. V. 32. Iss. 5. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  34. Fukumura H., Harima H., Kisoda K., Tamada M., Noguchi Y., Miyayama M. // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 310. P. e367. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.282
  35. Bielecki J., Svedlindh P., Tibebu D. T., Cai S., Eriksson S. G., Börjesson L., Knee C. S. // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. P. 184422. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.184422
  36. Park T. J., Papaefthymiou G. C., Viescas A. J., Moodenbaugh A. R., Wong S. S. // Nano Lett. 2007. V. 7. P. 766. https://doi.org/10.1021/nl063039w
  37. Hermet P., Goffinet M., Kreisel J., Ghosez P. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 220102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.220102
  38. Suresh S., Kathirvel A., Uma Maheswari A., Sivakumar M. // Mater. Res. Exp. 2019. V. 6. P. 115057. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab45a8
  39. Sivakumar A., Dhas S. S. J., Almansour A. I., Kumar R. S., Arumugam N., Perumal K., Dhas S. A. M. B. // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2021. V. 127. P. 1. https://doi.org/10.1007/s00339-021-05059-7
  40. Hui J., Hushur A., Hasan A. // Phys. Solid State. 2024. V. 66. P. 318. https://doi.org/10.1134/S1063783424600985
  41. Soltani T., Lee B. K. // J. Mol. Catal. A Chem. 2016. V. 425. P. 199. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2016.10.009
  42. Makhdoom A. R., Akhtar M. J., Rafiq M. A., Hassan M. M. // Ceram. Int. 2012. V. 38. Iss. 5. P. 3829. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.01.032
  43. Dhawan A., Sudhaik A., Raizada P., Thakur S., Ahamad T., Thakur P., Singh P., Hussain C. M. // J. Ind. Eng. Chem. 2023. V. 117. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2022.10.001
  44. Deng H., Qin C., Pei K., Wu G., Wang M., Ni H., Ye P. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 270. P. 124796. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124796
  45. Wang D. H., Goh W. C., Ning M., Ong C. K. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 212907. https://doi.org/10.1063/1.2208266
  46. Subramanian Y., Ramasamy V., Karthikeyan R. J., Srinivasan G. R., Arulmozhi D., Gubendiran R. K., Sriramalu M. // Heliyon. 2019. V. 5. Iss. 6. P. e01831. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e01831
  47. Sun Q., Hong Y., Liu Q., Dong L. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 430. P. 399. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.085
  48. Volnistem E. A., Bini R. D., Silva D. M., Rosso J. M., Dias G. S., Cotica L. F., Santos I. A. // Ceram. Int. 2020. V. 46. Iss. 11. P. 18768. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.194
  49. Zhao W., Wang Y., Yang Y., Tang J., Yang Y. // Appl. Catal. B: Environ. 2012. V. 115. P. 90. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.12.018
  50. Alijani H., Abdouss M., Khataei H. // Diamond Relat. Mater. 2022. V. 122. P. 108817. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108817
  51. Bagherzadeh M., Kaveh R., Ozkar S., Akbayrak S. // Res. Chem. Intermed. 2018. V. 44. P. 5953. https://doi.org/10.1007/s11164-018-3466-1
  52. Balasubramanian V., Kalpana S., Anitha R., Senthil T. S. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2024. V. 182. P. 108732. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2024.108732

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025

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».