Fabrication and Interpretation of Zinc-Cerium Composite: Structural and Thermal Studies

Abstract

Композити оксиду цинку та оксиду цинку-церію (ZC) були синтезовані варіюючи співвідношення цинку (Zn) та церію (Ce) для отримання різних сполук Zn1 – xCexO2 за допомогою гідротермального методу. Склад зразків змінювався з x = 0,0; 0,05; 0,1; 0,3 та 0,5 для отримання сполук, названих відповідно ZC-1, ZC-2, ZC-3, ZC-4 і ZC-5. Для розуміння впливу церію на оксид цинку всі зразки характеризувалися FT-IR, SEM-EDX та TGA-DSC. Ефективне додавання церію до цинку підтверджено FT-IR та EDX. Всі зразки були отримані з різними розмірами частинок. Спочатку зразок ZC-1 мав частинки у формі стрижнів, а з додаванням церію частинки повільно набували квазісферичну форму зі зменшеними розмірами від 150 нм до 60 нм. У результаті термічних досліджень, оксид цинку, легований церієм, виявив кращу стабільність, ніж нелегований оксид цинку. Детальний аналіз властивостей показує, що ці композити можуть бути потенційними кандидатами для біологічних застосувань, а також вони можуть бути перспективними для каталізу та деградації барвника.

The zinc oxide and zinc-cerium (ZC) oxide composites have been synthesized by varying zinc (Zn) and cerium (Ce) ratios to obtain different Zn1 – xCexO2 compounds using the hydrothermal method. The composition of the samples was varied with x = 0.0, 0.05, 0.1, 0.3 and 0.5 to obtain compounds named as ZC-1, ZC-2, ZC-3, ZC-4 and ZC-5, respectively. To understand the effect of cerium on zinc oxide, all samples were characterized by FT-IR, SEM-EDX and TGA-DSC. The effective doping of cerium with zinc is confirmed by FTIR and EDX. All samples were obtained with different particle sizes. Initially, ZC-1 had rod-shaped particles and by doping cerium the particles slowly turned to quasi-spherical shape with reduced size from 150 nm to 60 nm. From thermal studies, the cerium doped zinc oxide showed higher stability than the undoped zinc oxide. The detailed analysis of the properties indicates that these composites can be potential candidates for the biological applications and also they can be promising for catalysis and dye degradation.