Synthesis and Characterization of Ce-Fe Composite Nanoparticles via Sol-gel Method

Abstract

Неорганічно-органічні гібридні матеріали виявляють величезний потенціал застосування завдяки своїм механічним та оптичним властивостям. Ці гібридні матеріали є високотехнологічними і часом виявляють несподівані властивості, відмінні від органічної/неорганічної молекули. У дослідженні нанорозмірні композити Ce-Fe перовскітної структури були синтезовані методом золь-гелю із застосуванням суміші гібридних матеріалів, тобто полівінілового спирту (PVA) та церієвої селітри, які прожарені при різних температурах. Синтезовані композити Ce-Fe характеризувались методами XRD, SEM, FTIR та UV-Vis для вивчення їх структурних, морфологічних та оптичних властивостей. Дослідження характеристик показує кристалічну природу частинок розміром від 22,04 нм до 57,73 нм з агломерацією та пористою структурою. Ці композити виявляють характерну смугу поглинання металу та кисню в діапазоні довжин хвиль 500-400 см – 1 та енергії забороненої зони в діапазоні від 4,0 до 5,2 еВ. У роботі повідомляється про формування композиційного матеріалу Ce-Fe при температурі прожарювання 800-1000 °C. Подальше прожарювання при більш високій температурі може призвести до утворення CeFeO3, що дає можливість подальшого вивчення.

Inorganic-organic hybrid materials exhibit a vast application potential due to their tailorable mechanical and optical properties. These hybrid materials are hi-tech and sometime show unexpected properties different from organic/inorganic molecule. In the present study, the nanosized Ce-Fe composites of perovskite structure were synthesized via sol-gel method using mixture of hybrid materials, i.e. polyvinyl alcohol (PVA) and cerium nitrate, and calcined at different temperatures. The as-synthesized Ce-Fe composites were characterized using XRD, SEM, FTIR, UV-Vis techniques to study their structural, morphological and optical properties. Characterization study shows crystalline nature of particles with a size ranging from 22.04 nm to 57.73 nm with agglomeration and porous nature. These composites show the characteristic metal-oxygen absorption band in wavelength range of 500-400 cm – 1 and band gap energies from 4.0 to 5.2 eV. The formation of Ce-Fe composite material is reported at calcination temperature of 800-1000 °C. Further calcination at a higher temperature may lead to the formation of CeFeO3 which offers scope of further study.