ارمينا قصابي

Effect of Nickel Doping on the Magnetic Characteristics an‎d Photocatalytic Performance of Calcium Ferrite

در اين پژوهش، تأثير دوپ كردن نيكل بر ويژگي‌هاي ساختاري، مغناطيسي و فوتوكاتاليستي مونوكلسيم فريت(CaFe₂O₄) سنتزشده به روش احتراق محلولي بررسي شد. نمونه پايه و تركيب‌هاي دوپ‌شده با مقادير متفاوت نيكل (10، 20، 30 و 40 درصد مولي) در دماي °C 700 به‌مدت 3 ساعت كلسينه گرديدند. براي مطالعه فازي نمونه ها از الگوي پراش پرتو ايكس(XRD) نشان داد كه نمونه پايه داراي فاز خالص مونوكلسيم فريت با ساختار ارتورومبيك است و با افزودن نيكل، در كنار فاز غالب CaFe₂O₄، فاز دي‌كلسيم فريت (Ca₂Fe₂O₅) نيز ظاهر مي‌شود. بر اساس روش ويليامسون–هال، اندازه بلورك در حدود nm 30 و كرنش شبكه‌اي حدود 4/0 % براي نمونه خالص به‌دست آمد. حهت بررسي ريزساختار نتايج تصاوير SEM نشان داد كه افزايش نيكل منجر به تحول تدريجي از ساختار متخلخل و دانه‌ريز در نمونه پايه به شبكه‌اي فشرده‌تر، پيوسته و سه‌بعدي در نمونه‌هاي 30 و 40 % افزودني نيكل مي‌شود. طيف‌هاي EDS وجود عناصر Ca، Fe، Ni و O را در همه نمونه‌ها تأييد كرده است. آزمون فوتوكاتاليستي با رنگ متيلن‌بلو تحت تابش نور مرئي نشان داد كه نمونه 30 درصد نيكل با دستيابي به 100 ٪ تخريب در 150 دقيقه، بهترين عملكرد را دارد. اين بهبود مي‌تواند ناشي از كاهش باندگپ با طيف‌هاي حاصل از DRS از eV 79/1 در CaFe₂O₄ به eV 52/1 بوده و كاهش نرخ بازتركيب حامل‌ها طبق نتايج PL بدست آمده است. در نمونه 40 درصدي با وجود كوچك‌تر شدن باندگپ تا eV 38/1 ، به‌دليل شكل‌گيري فاز ثانويه، كارايي فوتوكاتاليستي افت كرد. آزمون VSM نشان داد كه مغناطش اشباع (Ms) از emu/g 20/1 به emu/g93/16 در نمونه با افزودني 30 درصد نيكل افزايش يافته است كه بيانگر تقويت خواص مغناطيسي است. در مجموع، غلظت 30 درصد مولي نيكل به‌عنوان نمونه با بهترين عملكرد معرفي مي‌شود كه در آن تعادل ميان بهبود جدايش حامل‌ها، كاهش باندگپ و افزايش نظم مغناطيسي برقرار شده و عملكرد فوتوكاتاليستي و مغناطيسي به حداكثر مي‌رسد.

:دوپ كردن نيكل. , :مونوكلسيم فريت. , :خواص مغناطيسي. , :فوتوكاتاليست. , :شكاف باند نوري.