Дослідження фізичних властивостей нанопорошків ZnFe₂O₄, легованих Yb³⁺, синтезованих золь-гель методом

  • М. Геттаф Лабораторія фізико-хімічних неорганічних матеріалів та їх застосування (LPCMIA), Університет Саада Далеба, Бліда, Алжир https://orcid.org/0009-0005-3875-3782
  • С. Сааді Лабораторія прикладної хімії та матеріалів (LabCAM), Університет Мхамеда Бугари в Бумердесі, Авеню де л'Індепенданс, Бумердес, Алжир https://orcid.org/0009-0002-0633-9294
  • Д. Муаттах Лабораторія фізико-хімії матеріалів (LPCM), Університет Амар Теліджі, Лагуат, Алжир https://orcid.org/0009-0000-0941-7740
  • А. Кеззім Лабораторія фізико-хімічних неорганічних матеріалів та їх застосування (LPCMIA), Університет Саада Далеба, Бліда, Алжир https://orcid.org/0000-0001-6638-0809
  • І. Ланез Лабораторія фізико-хімічних неорганічних матеріалів та їх застосування (LPCMIA), Університет Саада Далеба, Бліда, Алжир https://orcid.org/0000-0001-6758-9583
  • Б. Рекік Лабораторія фізико-хімічних неорганічних матеріалів та їх застосування (LPCMIA), Університет Саада Далеба, Бліда, Алжир https://orcid.org/0000-0003-4944-3390
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2026-1-27
Ключові слова: ітербій, нанопорошки фериту цинку, рентгенівська дифракція, Раман, енергія забороненої зони

Анотація

ZnFe2-xYbxO4 з (x = 0, 0,01, 0,02, 0,03, 0,05, 0,07 та 0,09) були успішно синтезовані золь-гель методом при 750°C. Результати рентгенівської дифракції показали однофазні та кристалічні нанопорошки зі структурою шпінелі з кубічною симетрією та просторовою групою . Параметри решітки збільшуються зі збільшенням концентрації Yb3+. Питома площа ZnxFe2-xYbxO4 за методом BET (x = 0,03) була визначена як більша з них і становить 13,59 м²/г. Розмір кристалітів, визначений Рітвельдом, знаходиться в діапазоні 29-104 нм. ІЧ-спектри з Фур'є показали дві сильні смуги поглинання, що є загальною характеристикою структури шпінелі. Крім того, зміщення нижньої смуги поглинання в бік вищої частоти підтверджує, що іони Yb3+ переважно заміщують іони Fe3+ в октаедричних позиціях. Формування шпинельної фази у зразках також було підтверджено за допомогою комбінаційного розсіювання з асиметричним розширенням, і спостерігався систематичний зсув у спектрах комбінаційного розсіювання як функція концентрації Yb3+. Скануюча електронна мікроскопія SEM показала, що порошки складаються з мікрометричної агрегації дрібніших частинок. EDS-дослідження підтвердили, що хімічні елементи Zn, Fe, Yb та O присутні у всіх зразках. Значення прямої енергії забороненої зони розраховані за графіком Таука, і це вказує на напівпровідниковий характер нашої сполуки, демонструючи збільшення та посилення значень енергії забороненої зони від 1,82 до 2,4 еВ із заміщенням Yb3+.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.107066

Rahimi S, Nezhad S. M, Zare, E. N, Pourmousavi S. A, Boroujerdian M, Hosseini S 2023 Inorganic Chemistry Communications 158 111556. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111556

P. Abishad, M. Jayashankar, A. Hezam, B.S. Srinath, N.V. Kurkure, S.B. Barbuddhe, and R.D.B, Vergis, J. Nano-Structures & Nano-Objects, 37, 101112 (2024). https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2024.101112

R. Jasrotia, Suman, A. Verma, R. Verma, J. Ahmed, S.K. Godara, G. Kumar, et al., J. Water Process Eng. 48,102865 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102865

M.A. Gavrilova, D.A. Gavrilova, S.K. Evstrop’ev, and N.V. Nikonorov, Russian Journal of Inorganic Chemistry, 1 (2024). https://doi.org/10.1134/S0036023623602994

R. Jasrotiaa, N. Jaswal, J. Prakasha, C.C. Kit, J. Singhd, and A. Kandwal, Journal of Magnesium and Alloys, 12, 490 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.02.006

A. Boujemaa, R. Bouareb, S. Saadi, A. Bouguelia, and M. Trari, Applied Energy, 86, 1080 (2009). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2008.06.007

S. Attia, N. Helaïli, Y. Bessekhouad, and M. Trari, A: Chemistry, 426, 113745 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2021.113745

Y. Qu, D. Zhang, X. Wang, H. Qiu, T. Zhang, M. Zhang, G. Tian, et al., J. Alloys Compd. 721, 697 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.031

D. Zhang, C. Zhang, H. Xu, Z. Huo, X. Shi, B. Luo, G. Liu, et al., Journal of Alloys and Compounds, 987, 174212 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174212

L. Dong, Z. Wang, C. Mi, W. Zhao, C. Qin, C. Luo, and Z. Wang, Materials Today Chemistry, 35, 101853 (2024). https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2023.101853

A.S. Mokrushin, N.P. Simonenko, T.L. Simonenko, E.P. Simonenko, V.G. Sevast’yanov, and N.T. Kuznetsov, Russ. J. Inorg. Chem. 66, 1425 (2021). https://doi.org/10.1134/S0036023621090060

R. Prakshale, S. Bangale, M. Kamble, and S. Sonawale, Micro and Nanostructures, 189, 207820 (2024). https://doi.org/10.1016/j.micrna.2024.207820

O.D. Dastjerdi, H. Shokrollahi, and S. Mirshekari, Inorganic Chemistry Communications, 153, 110797 (2023). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.110797

J. Wan, X. Jiang, H. Li, and K.J. Mater. Chem. 22, 13500 (2012). https://doi.org/10.1039/C2JM30684K

B. Hu, Y. Cui, X. Yang, X. Xu, B.J. Janani, and A. Fakhri, Surfaces and Interfaces, 33, 102226 (2022). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102226

M. Srivastava, S.K. Alla, S.S. Meena, N. Gupta, R.K. Mandala, and N.K. Prasad, New J. Chem. 42(9), 7144 (2018). https://doi.org/10.1039/C8NJ00547H

M. Tahir, M. Fakhar-e-Alam, M. Asif, M.J. Iqbal, A. Abbas, M. Hassan, et al., Heliyon, 10, (2024) https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24792

E.A. Alghamdi, and R. Sai, Results in Physics, 59, 107549 (2024). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2024.107549

M. Madhu, A.V. Rao, D. Parajuli, S.Y. Mulushoa, and N. Murali, Inorganic Chemistry Communications, 143, 109818 (2022). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.109818

H.M.N.H.K. Asghar, M. Khalid, Z.A. Gilani, M. Shifa, A. Parveen, M.S. Ahmed, J.K. Khan, et al., Optical and Quantum Electronics, 53, 677 (2021). https://doi.org/10.1007/s11082-021-03299-8

G.R. Vasudha, N. Yerol, E. Jomy, and K.V. Anupriya, Materials Today: Proceedings, 2023, (2023). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.333

R.V. Bharathi, M.K. Raju, P.S.V. Shanmukhi, M.G. Kiran, N. Murali, D. Parajuli, T.W. Mammo, and K. Samatha, Inorganic Chemistry Communications, 158, 111713 (2023). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111713

P. Naik, R.B. Tangsali, S.S. Meena, and S.M. Yusuf, Materials Chemistry and Physics, 191, 215 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.01.032

H. Javeda, F. Iqbalb, P.O. Agboolac, M.A. Khanb, M.F. Warsia, and I. Shakird, Ceramics International, 45, 11125 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.02.176

S. Nadaf, B. Chethan, K.M. Swathi, S.S. Laxmeshwar, J. Angadi, K. Manjunatha, V. Molahalli, et al., Ceramics International, (2024). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.04.045

S.E. Jacobo, S. Duhalde, and H.R. Bertorello, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 276, 2253 (2004). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.564

M.M. Baig, S. Zulfiqar, M.A. Yousuf, M. Touqeer, S. Ullah, P.O. Agboola, M.F. Warsi, and I. Shakir, Ceram. Int. 46, 23208 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.06.103

P. Priyadharshini, and K. Pushpanathan, Chemical Physics Impact, 6, 100201 (2023). https://doi.org/10.1016/j.chphi.2023

M. Choupani, and A, Gholizadeh, Journal of rare earth, (2023). https://doi.org/10.1016/j.jre.2023.06.011

M. Vucinic-Vasic, E.S. Bozin, L. Bessais, G. Stojanovic, U. Kozmidis-Luburic, M. Abeykoon, B. Jancar, et al., J. Phys. Chem. C, 117, 12358 (2013). https://doi.org/10.1021/jp403459t

G. Wang, Y. Ma, Y. Tong, X. Dong, and M. Li, J. Intell. Mater. Syst. Struct. 28(17), 2331 (2017). https://doi.org/10.1177/1045389X16685449

J.N. Baby, C. Lavanya, S. Wang, B. Sriram, A. Anantharaman and M. George, New J. Chem. 45 (2021) 10049–10056. https://doi.org/10.1039/D1NJ01367J

H. Ghorbani, M. Eshraghi, A.S. Dodaran, P. Kameli, S. Protasowicki, and D. Vashaee, Materials Research Bulletin, 147, 111642 (2022). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111642

M.R. Rather, A.M, Sultan, S. Khalid, S. Abass, and R. Samad, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 1, (2024). https://doi.org/10.1007/s10971-024-06362-4

S.R. Naik, and A.V. Salker, Journal of Alloys and Compounds, 600, 137 (2014). http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.02.101

A. Hakimyfard, and S. Mohammadi, Adv. Powder Technol. 30, 1257 (2019). https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.04.005

D.D. Andhare, S.A. Jadhav, M.V. Khedkar, S.B. Somvanshi, S.D. More, and K.M. Jadhav, Journal of Physics: Conference Series, 1644, 012014 (2020). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1644/1/012014

N Koriche, A. Bouguelia, and M. Trari, International Journal of Hydrogen Energy, 80, 272 (2006). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.06.011

Z. Li, G. Chen, X. Tian, and Y. Li, Res. Bull. 43, 1781 (2008). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2007.07.010

S. Saadi, A. Kezzim, A. Irekti, M.S. Nas, and M. Guettaf, Russ. J. Gen. Chem. 94, 1207 (2024). http://dx.doi.org/10.1134/S1070363224050189

A.B. Gadkari, T.J. Shinde, and P.N. Vasambekar, Materials Chemistry and Physics, 114, 505 (2009). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.11.011

S. Yuvaraj, S. Revathi, A. Kumar, G. Anitha, A.M. Al-Enizi, B. Pandit, R. Revathi, et al., Optical Materials, 145, 114423 (2023). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.114423

A. Aslam, N.A. Morley, N. Amin, M.I. Arshad, M.A. Nabi, A. Ali, K. Mahmood, et al., Physica B: Physics of Condensed Matter, 601, 412565 (2021). https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412565

N.B. Singh, and A. Agarwal, Materials Today: Proceedings, 5, 9148 (2018). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.10.035

A. Manohar, C. Krishnamoorthi, K.C.B. Naidu, and C. Pavithra, Applied Physics A, 125, (2019). https://doi.org/10.1007/s00339-019-2760-0

Z.Ž. Lazarević, Č. Jovalekić, A. Milutinović, D. Sekulić, V.N. Ivanovski, A. Rečnik, B. Cekić, and N.Ž. Romčević, Journal of Applied Physics 113, 187221 (2013). http://dx.doi.org/10.1063/1.4801962

N.M. Deraz, Journal of Alloys and Compounds, 501(2), 317 (2010).‏ https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.04.096

C. Aziz, and B. Azhdar, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 542, 168577 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168577

R.S. Yadav, I. Kuřitka, J. Vilcakova, P. Urbánek, M. Machovsky, M. Masař, and M. Holek, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 110, 87 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.05.029

M. Shobana, T. Raguram, N. Eswaramoorthy, G. Cárdenas-Jirón, K. Granados-Tavera, and A.N. Alodhayb, et al., Ceramics International, 51(5), (2025). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.12.119

Опубліковано
2026-03-14
Цитовано
Як цитувати
Геттаф, М., Сааді, С., Муаттах, Д., Кеззім, А., Ланез, І., & Рекік, Б. (2026). Дослідження фізичних властивостей нанопорошків ZnFe₂O₄, легованих Yb³⁺, синтезованих золь-гель методом. Східно-європейський фізичний журнал, (1), 247-255. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2026-1-27
Номер
№ 1 (2026): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2026 М. Геттаф, С. Сааді, Д. Муаттах, А. Кеззім, І. Ланез, Б. Рекік

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).