Preparation and Studies on ZnO Nanoparticles Doped with Ni, Ca and Fe

Abstract

Наноструктури оксидів металів відіграють важливу роль у визначенні магнітних, оптичних та електричних характеристик. У роботі були підготовлені наноструктуровані композити на основі ZnO та вивчені їх магнітні та оптичні властивості. Підготовлений композит має склад Zn0.09(Ni0.05Ca0.05)Fe0.01O (ZnNiCaFeO) і отримується методом співосадження з подальшим спіканням. Щоб розрізнити роль композитів, також готують чистий ZnO, а його властивості порівнюють із характеристиками композитних матеріалів. Обидва ZnNiCaFeO демонстрували гексагональну структуру типу вюрцит з розміром зерна близько 52 нм та 46 нм. Структуровану морфологію гексагональних нанострижнів та атомну концентрацію підготовлених композитів визначено відповідно за допомогою FESEM та EDAX. Спектри поглинання зразків (UV-Vis) показали пік поглинання при 296 нм для ZnO та при 288 нм для наночастинок ZnNiCaFeO. Довжина хвилі збудження композиційних матеріалів також оцінюється з досліджень PL. Відзначається, що композитний ZnNiCaFeO демонструє феромагнітну поведінку при великих значеннях намагніченості 0,34914 ему/г. Таким чином, отримані результати вказують на те, що композити можуть бути використані як у додатках магнітом'яких матеріалів, так і в різних оптичних.

The nanostructures of metal oxides are playing a vital role in determining the characteristics such as magnetic, optical, and electrical properties. In this work, nanostructured ZnO based composites were prepared and their magnetic and optical properties were estimated. The as-prepared composite is composed of Zn0.09(Ni0.05Ca0.05)Fe0.01O (ZnNiCaFeO) using co-precipitation method followed by sintering process. To distinguish the role of composites, bare ZnO is also prepared, and its properties are compared with the composite material. Both ZnNiCaFeO) exhibited hexagonal wurtzite structure with the grain size of about 52 and 46 nm, respectively. Hexagonal nanorod structured morphology and the atomic percentage of the asprepared composites are obtained from the FESEM and EDAX analysis, respectively. UV-Vis absorption spectra of the samples showed absorption peaks at 296 (ZnO) and 288 nm for ZnNiCaFeO NPs. Excitation wavelengths of the composite materials are also estimated from the PL studies. It is noted that composite ZnNiCaFeO exhibited ferromagnetic behavior with the significant magnetization values of 0.34914 emu/g. Thus, the obtained results indicate the composites can be used in soft magnetic application as well as in various optical.