СТРУКТУРНІ, МАГНІТНІ ТА ФОТОКАТАЛІТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ФЕРИТУ CoCe0.3Fe1.7O4
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.1.1.35Ключові слова:
ферити, намагніченість насичення, коерцитивна сила, кристалітиАнотація
В останні роки шпінельні ферити привернули значний дослідницький інтерес завдяки унікальності фізичних та хімічних властивостей, що зумовлює їх використання в багатьох сферах застосування. Зокрема ферити кобальту мають низку специфічних властивостей, таких як висока питома площа поверхні, протимікробна і фотокаталітична активність, виражені магнітні властивості. Метою даного дослідження є отримання фериту CoCe0.3Fe1.7O4 за допомогою гідротермальної обробки у реакторі високого тиску та визначення структури, морфології, магнітних і фотокаталітичних властивостей наночастинок. Морфологію та елементний склад зразків досліджували за допомогою скануючого електронного мікроскопа JSM-6390LV та енергодисперсійного спектрометра AZtecEnergy X-maxN50. Дослідження магнітних властивостей нанопорошків допованого фериту кобальту проводили методом вібраційної магнітометрії. Встановлено, що отримані наночастинки композитів CoCe0.3Fe1.7O4 мають складний фазовий склад. Спостерігаються досить інтенсивні розширені піки фериту кобальту зі шпінельною структурою та невиражені піки, що відповідають металічному залізу. Середній розмір частинок, який оцінювали методом скануючої електронної мікроскопії, складає ~400–500 А, що збігається з розрахованими значеннями розміру кристалітів, отриманими з даних рентгенофазового аналізу. Розмір кристалітів, визначений за різними методиками склав L311 = 358 A, L440 = 484 A, L = 446 A. Значення намагніченості насичення, що визначено з петлі гістерезису, складає 143 А м2/кг. Значення коерцитивної сили становить близько 380 Ерстед. За допомогою повного факторного аналізу побудовані ізолінії ступеню деструкції метиленового синього. З’ясовано, що CoCe0.3Fe1.7O4 проявляє значні фотокаталітичні властивості в реакції деструкції МС. Максимальний ступінь деструкції становить 99 %. Основними впливовими факторами є маса фотокалізатору та тривалість обробки.
Посилання
Zhang S., Wu J., Li F., Li L. Enhanced photocatalytic performance of spinel ferrite (MFe2O4, M = Zn, Mn, Co, Fe, Ni) catalysts: The correlation between morphology–microstructure and photogenerated charge efficiency. Journal of Environmental Chemical Engineering. № 10(3). 2022. P. 107702.
Krishnan Y., Babu K., Sakkaraiyan S., Dinesh A., Shanmugam A., Radhakrishnan K., Ayyar M. Spinel Cobalt Ferrite Nanoparticles for Photocatalysts, Sensor and Biomedical Applications: A Review. Semiconductors. № 58(9). 2024. P. 721–739.
Abraham A. G., Manikandan A., Manikandan E., Vadivel S., Jaganathan S. K., Baykal A., Renganathan P. S. Enhanced magneto-optical and photo-catalytic properties of transition metal cobalt (Co2+ ions) doped spinel MgFe2O4 ferrite nanocomposites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. № 452. 2018. P. 380–388.
Karpińska J., Kotowska U. Removal of organic pollution in the water environment. Water. № 11(10). 2019. P. 2017.
He Z., Li G., Chen J., Huang Y., An T., Zhang C. Pollution characteristics and health risk assessment of volatile organic compounds emitted from different plastic solid waste recycling workshops. Environment international. № 77. 2015. P. 85–94.
Madhav S., Ahamad A., Singh A. K., Kushawaha J., Chauhan J. S., Sharma S., Singh P. Water pollutants: sources and impact on the environment and human health. Sensors in water pollutants monitoring: Role of material. 2020. P. 43–62.
Cheng Y., Zhang S., Wang Z., Wang B., You J., Guo R., Zhang H. Review on spinel ferrites-based materials (MFe2O4) as photo-Fenton catalysts for degradation of organic pollutants. Separation and Purification Technology. № 318. 2023. P. 123971.
Dutta V., Sharma S., Raizada P., Hosseini-Bandegharaei A., Gupta V. K., Singh P. Review on augmentation in photocatalytic activity of CoFe2O4 via heterojunction formation for photocatalysis of organic pollutants in water. Journal of Saudi Chemical Society. № 23(8). 2019. P. 1119–1136.
Dojcinovic M. P., Vasiljevic Z. Z., Pavlovic V. P., Barisic D., Pajic D., Tadic, N. B., Nikolic M. V. Mixed Mg–Co spinel ferrites: Structure, morphology, magnetic and photocatalytic properties. Journal of alloys and compounds. № 855. 2021. P. 157429.
Wu Q., Song Y. Recent advances in spinel ferrite-based magnetic photocatalysts for efficient degradation of organic pollutants. Water Science & Technology. № 87(6). 2023. P. 1465–1495.
