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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).