Effect of synthesis method on the structural behavior of CaFeO2.5 compound

Г. Ріхая; М.С. Махбуб; С. Зеруал; М. Мімоуні; О. Бен Алі; Г. Боулабел; М. Хоугалі

doi:10.15330/pcss.23.2.249-255

Автор(и)

Г. Ріхая Лабораторія LEVRES, Університет Ель Уед, Ель Уед, Алжир
М.С. Махбуб Лабораторія LEVRES, Еніверситет Ель Уед, Ель Уед, Алжир
С. Зеруал Лабораторія LEVRES, Еніверситет Ель Уед, Ель Уед, Алжир
М. Мімоуні Лабораторія LEVRES, Еніверситет Ель Уед, Ель Уед, Алжир
О. Бен Алі Лабораторія LEVRES, Еніверситет Ель Уед, Ель Уед, Алжир
Г. Боулабел Центр науково-технічних досліджень фізико-хімічного аналізу Пасна, Tipaзa, Алжир
М. Хоугалі Лабораторія LEVRES, Еніверситет Ель Уед, Ель Уед, Алжир

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.249-255

Ключові слова:

Розміри кристалітів, Щільність дислокації, наночастинка, золь-гель, Порошкова рентгенівська дифракція

Анотація

Зразки CaFeO_2,5 синтезували твердорозчинним, дзеркальним та золь-гель методами. Досліджено вплив методів синтезу на поведінку структури. Методом порошкової рентгенівської дифракції порівняльно охарактеризовано та досліджено фазові структури. Результати експерименту показали, що метод синтезу має суттєвий вплив на структуру досліджуваних сполук. Усі зразки, отримані трьома методами, кристалізують в ромбічній системі Pnma. Найкращі результати отримано для випадку золь-гель методу. У золь-гель методі отримано параметри гратки a = 5,41631 Å, b = 14,73899 Å та c = 5,58790 Å. Також, отримано значення середнього розміру кристалітів D = 52,03 нм і густини дислокацій δ = 3,69·10¹⁰/см². Значення параметрів гратки у цьому методі були найменшими з трьох методів та вони демонструють слабку усадку об’єму порівняно із твердорозчинним і дзеркальним синтезом. Це усадка є закономірним результатом зменшення значення середнього розміру кристалітів і збільшення густини дислокацій, що спричинене зворотною залежністю між ними. Це дозволяє зробити висновок про важливість золь-гель методу для отримання нанорозмірної сполуки CaFeO_2,5.

Посилання

H.J.M. Bouwmeester, A.J. Burggraaf, Chapter 10: Dense Ceramic Membranes for Oxygen Separation, Fundamentals of Inorganic Membrane Science and Technology, Volume 4, 1st Edition (Elsevier, in: Cot L (Eds.), Amsterdam, 1996); Hardcover ISBN: 9780444818775, eBook ISBN: 9780080534701.

C.H. Chen, H.J.M. Bouwmeester, R.H.E. Van Doorn, H. Kruidhof, A.J. Burggraaf, Solid State Ionics 98, 7 (1997); https://doi.org/10.1016/S0167-2738(97)00097-0.

Z. Zhang, Y. Chen, M.O. Tade, Y. Hao, S. Liu, Z. Shao, J Mater Chem A 2, 9666 (2014); https://doi.org/10.1039/C4TA00926F.

J.B. Goodenough, Nature 404, 821 (2000); https://doi.org/10.1038/35009177.

C. Su, W. Wang, Y. Chen, G. Yang, X. Xu, M.O. Tade, Z. Shao, ACS Appl Mater Interfaces 7, 17663 (2015); https://doi.org/10.1021/acsami.5b02810.

T. Nakanishi, Y. Masuda, K. Koumoto, Chem Mater 16, 3484 (2004); https://doi.org/10.1021/cm049423g.

J. Miao, J. Sunarso, C. Su, W. Zhou, S. Wang, Z. Shao, Sci Rep 7, 44215 (2017); https://doi.org/10.1038/srep44215.

P. Baijnath, Tiwari, S. Basu, International Journal of Hydrogen Energy 44, 10059 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.164.

S. Dhankhar, P. Tiwari, K. Baskar, S. Basu, S. Singh, Current Applied Physics 17,467 (2017); https://doi.org/10.1016/j.cap.2017.01.008.

K. Gupta, S. Singh, M.S. Ramachandra Rao, Nano Energy 11, 146 (2015); https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.10.016.

D.S. Vavilapalli, S. Banik, R.G. Peri, B. Muthuraaman, M. Muralidhar, M. Masato, A. Klimkowicz, K. Asokan, M.S. Ramachandra Rao, S. Shubra, Sci Rep 10, 2713 (2020); https://doi.org/10.1038/s41598-020-59454-w.

P. Berastegui, S-G. Eriksson, S. Hull, Mater Res Bull 34, 303 (1999); https://doi.org/10.1016/S0025-5408(99)00007-0.

H. Krüger, V. Kahlenberg, Acta Crystallogr B 61, 656 (2005); https://doi.org/10.1107/S0108768105026480.

A.L. Shaula, Y.V. Pivak, J.C. Waerenborgh, P. Gaczyñski, A.A. Yaremchenko, V.V. Kharton, Solid State Ionics 177, 2923 (2006); https://doi.org/10.1016/j.ssi.2006.08.030.

J. Berggren, Acta Chem Scand 25, 3616 (1971); https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.25-3616).

T. Takeda, Y. Yamaguchi, S. Tomiyoshi, M. Fukase, M. Sugimoto, H. Watanabe, J. Phys. Soc. Japan, 24, 446 (1968); https://doi.org/10.1143/JPSJ.24.446.

A.A. Bunaciu, E.G. Udriştioiu, H.Y. Aboul-Enein., Critical Reviews in Analytical Chemistry 45, 289 (2015); https://doi.org/10.1080/10408347.2014.949616.

G. Petzow, R. Sersale, Pure and Applied Chemistry 59, 1673 (1987); https://doi.org/10.1351/pac198759121673.

J. Szépvölgyi, I. Mohai, Engineering Ceramics’96: Higher Reliability through Processing (Kluwer Academic Publishers, in: G N Babini et al. (Eds.), Dordrecht, The Netherlands, 1997); https://doi.org/10.1007/978-94-011-5798-8011-5798-8.

F. Cambier, A. Leriche, E. Gilbart, R.J. Brook, F.L. Riley, The Physics and Chemistry of Carbides, Nitrides and Borides, (Kluwer Academic Publishers, in: R Freer (Eds.), Dordrecht, The Netherlands, 1990); https://doi.org/10.1007/978-94-009-2101-6.

J. Gubicza, J. Szépvölgyi, I. Mohai, L. Zsoldos, T. Ungàr, Materials Science and Engineering A 280, 263-269. (2000); https://doi.org/10.1016/S0921-5093(99)00702-9.

M.S. Mahboub, S. Zeroual, A. Boudjada, Mater Res Bull 47, 370 (2012); https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2011.11.001.

S. Zeroual, M.S. Mahboub, A. Boudjada, UPB Scientific Bulletin Series B: Chemistry and Materials Science 78, 137 (2016); https://www.scientificbulletin.upb.ro/rev_docs_arhiva/full99a_449949.pdf.

M. Saleem, L. Fang, H. B. Ruan, F. Wu, Q.L. Huang, C.L. Xu, C.Y. Kong, Intl. J. Phy. Sci. 7, 2971 (2012); https://doi.org/10.5897/IJPS12.219.

G.B. Williamson, R.C. Smallman, Phil Mag 1, 34 (1956); https://doi.org/10.1080/14786435608238074.

B.D. Cullity, Elements of X-ray Diffraction, 2nd ed. (Addison Wesley, Massachusetts, 1978); ISBN: 0-201-01174- 3.

J. Rodriguez-Carvajal, Physica B 192, 55 (1993); https://doi.org/10.1016/0921-4526(93)90108-I.

P .Bindu, S. Thomas, J. Theor Appl Phys 8, 123 (2014); https://doi.org/10.1007/s40094-014-0141-9.

V. Biju, S. Neena, V. Vrinda, S.L. Salini, J Mater Sci 43, 1175 (2008); https://doi.org/10.1007/s10853-007-2300-8.

T.R. Jeena, A.M.E. Raj, M. Bououdina, Mater Res Express 4, 025019 (2017); https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa5336.

A.S. Hassanien, A.A. Akl, A.H. Sáaedi, CrystEngComm 20, 1716 (2018); https://doi.org/10.1039/C7CE02173A.

B.G. Rao, D. Mukherjee, B.M. Reddy, Chapter 1: Novel approaches for preparation of nanoparticles, Nanostructures for Novel Therapy, Synthesis, Characterization and Applications, Micro and Nano Technologies (Elsevier, Amsterdam, 2017); https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46142-9.00001-3.