نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

چکیده

فریت کبالت با ساختار اسپینلی از مواد مغناطیسی مهم بشمار می‌رود. این مواد دارای خواص الکتریکی و‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ مغناطیسی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌جالب با پایداری حرارتی و شیمیایی بالا می‌باشند. در این پژوهش ترکیب فریتیMgxFe2O4 CO1-X با مقادیر متفاوت از x برابر با مقادیر 0/0 ، 2/0 ، 4/0 ، 6/0 و 8/0 با روش سل-ژل احتراقی تهیه شد. ساختار بلوری نمونه‌های تهیه شده با استفاده از دستگاه پراش پرتو X (XRD)‌ مورد مطالعه قرارگرفت. ریخت‌شناسی ذرات‌ با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی مغناطیسی نمونه‌ها توسط دستگاه مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش(VSM) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین فعالیت فوتوکاتالیستی نانو ساختار‌های تهیه شده در تخریب آلودگی آلی با استفاده از طیف سنج فرابنفش- مرئی مورد بررسی قرار گرفت. الگوی پراش پودرهای بدست آمده نشان داد که پودرهای تولید شده دارای ساختار بلوری اسپینلی هستند و هیچ گونه ناخالصی در آن دیده نمی‌شود. بررسی ویژگی‌های مغناطیسی نمونه‌ها نشان داد که با افزایش مقدار منیزیم ماهیت نمونه از فرومغناطیس سخت به نرم تغییر می‌یابد. نتایج فوتوکاتالیستی نشان داد که این دسته از مواد قادر به تخریب رنگ‌های آلی در حضور نور مرئی می-باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study the effect of magnesium on the photocatalytic activity of cobalt ferrite nanopowder destruction of chemical pollution

نویسنده [English]

  • Nader Ghobadi

Department of Physics, Faculty of Science, Malayer University, Malayer, Iran

چکیده [English]

Cobalt ferrite with a spinel structure is an important magnetic material.‌ These materials have interesting electrical and magnetic properties with high thermal and chemical stability. In this study, ferritic compound CO1-xMgxFe2O4 was prepared with different values of X 0.0, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 using a sol-gel combustion method. The crystalline structure of the prepared samples was studied using an X-ray diffraction device (XRD). The particle Morphology was studied using scanning electronic microscope (SEM). The magnetic properties of the samples were investigated by a VSM Magnetized Magnetometer device. Also, the photocatalytic activity of nanostructures prepared for the destruction of organic contamination was studied using ultraviolet-spectrometer spectroscopy. The powder diffusion pattern showed that the produced powders had a spinel crystal structure and no impurities were observed. Investigating the magnetic properties of the samples showed that, by increasing the amount of magnesium, the nature of the sample varies from hard to soft ferromagnetic. Photocatalytic results showed that these materials are capable of destroying organic colors in the presence of visible light.

کلیدواژه‌ها [English]

  • cobalt ferrite
  • mantative properties
  • photocatalyst properties
  • sol-gel method
 [3] D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler, S. R. Crouch, “Fundamentals of Analytical Chemistry”, 8th Edition, USA, Thomson Learning, 2004.
Magnesium-doped Cobalt Ferrite Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity
 [4] L.E. Brus, Appl. Phys. A. 53 (1991) 465.Nanostructured Magnetic Materials for Photocatalytic Applications
[5] M. Kranjčec, I.P. Studenyak, M.V. Kurik, On the Urbach rule in non-crystalline solids, J. Non·Cryst. Solids, 355 (2009) 54-57. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2008.03.051
Photocatalytic Properties of Cobalt Ferrite Nanoparticles: A Review
[6] K. Tanaka, Minimal Urbach energy in non-crystalline materials, J. Non·Cryst. Solids, 389 (2014) 35-37. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.02.004
Role of Magnesium in Enhancing the Properties of Ferrite Nanoparticles for Environmental Applications
[7] P.P. Hankare, P.A. Chate, S.D. Delekar, M.R. Asabe, I.S. Mulla, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 67 (2006) 2310-2315.
Effects of Doping on the Structural and Photocatalytic Properties of Cobalt Ferrite Nanoparticles
[8] C.D. Lokhande, P.M. Gondkar, R.S. Mane, V.R. Shinde, S.-H. Han, Journal of Alloys and Compounds, 475 (2009) 304-311.
Synthesis and Characterization of Magnesium-Doped Cobalt Ferrite for Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants
[9] A.K. Dutta, S.K. Maji, D.N. Srivastava, A. Mondal, P. Biswas, P. Paul, B. Adhikary, ACS Applied Materials & Interfaces, 4 (2012) 1919-1927.
Recent Advances in Photocatalytic Applications of Ferrite Nanomaterials
[10] S.H. Mohamed, Journal of Physics D: Applied Physics, 43 (2010) 035406.
Magnesium-Enhanced Photocatalytic Activity of Cobalt Ferrite for Water Purification
[11] Y. Chen, G.-F. Huang, W.-Q. Huang, L.-L. Wang, Y. Tian, Z.-L. Ma, Z.-M. Yang, Materials Letters, 75 (2012) 221-224.
[12] G. Poongodi, P. Anandan, R.M. Kumar, R. Jayavel, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 148 (2015) 237-243.
[13] A.K. Dutta, S.K. Maji, D.N. Srivastava, A. Mondal, P. Biswas, P. Paul, B. Adhikary, ACS Applied Materials & Interfaces, 4 (2012) 1919-1927.
Cobalt Ferrite Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Applications in Environmental Remediation
[14] A.R. Patil, V.N. Patil, P.N. Bhosale, L.P. Deshmukh, Materials Chemistry and Physics, 65 (2000) 266-274.
Nanostructured Materials: Properties and Applications
[15] N. Ghobadi. Derivation of ineffective thickness method for investigation of the exact behavior of the optical transitions in nanostructured thin films. J Mater Sci: Mater Electron. (2015), DOI 10.1007/s10854-016-4925-3
Photocatalytic Materials: Synthesis, Characterization, and Applications
[16] N. Ghobadi, M. Ganji, C. Luna, A. Arman, A. Ahmadpourian, Effects of substrate temperature on the properties of sputtered TiN thin films, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 2800–2808 (2016). Advanced Nanomaterials for Environmental Remediation
[17] Moradi, S. A. H., Ghobadi, N., & Zahrabi, F. (2022). Highly conductive supercapacitor based on laser-induced graphene and silver nanowires. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 33(23), 18356-18363.
[18]Naeini, A. H., Moradi, S. A. H., & Mahmoodi, N. M. (2024). Binary metal–organic framework composites as environmentally friendly photocatalysts: Green synthesis and visible light-assisted pollutant degradation. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry457, 115916.‏