سنتز نانو بلورهای استانات دیسپرسیوم (Dy2Sn2O7) با فاز پایروکلر به روش گرمابی و مشخصه‌یابی ساختاری و اپتیکی آنها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه دامغان

چکیده

در این پژوهش، نانوساختار پایروکلر استانات دیسپرسیوم   (Dy2Sn2O7)بعنوان یک ترکیب مهم یخ اسپینی به روش گرمابی تهیه شد و ویژگی­های ساختاری و اپتیکی آن بررسی گردید. در سنتز این ترکیب، از محلول 1/0 مول اکسید قلع 5 آبه
(SnCl4; 5H2O) و عامل نتیرات دیسپرسیوم(III)  (Dy(NO3)3.xH2O) با نسبت­های مولی Dy/Sn برابر با  1 , 7/0  , 5/0 , 3/0 , 1/0  استفاده شد. اثر عامل دیسپرسیوم (Dy) با درصدهای مختلف، برتشکیل ترکیب استانات دیسپرسیوم با بازپخت در دمای 1100 درجه سانتیگراد در محیط عادی بررسی گردید. پراش پرتوی ایکس (XRD) نمونه­ی بازپخت شده در دمای  °C1100 تشکیل نانوبلورهای ساختار پایروکلر استانات دیسپرسیوم را به ازای 1  نشان داد. در نمونه­های بازپخت شده در دماهای کمتر از  °C1100 حضور فاز دی اکسید قلع و فازهای ناپایدار دیگر نیز دیده شد. نتایج طیف­سنجی مرئی - فرا بنفش (UV-Vis) نشان داد که با افزایش عامل دیسپرسیوم، گاف انرژی در گستره 50/2 تا  eV95/3  تغییر می­کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) تشکیل نانوبلور­های استانات دیسپرسیوم با ساختار پایروکلر را تایید کرد.   

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of structural and optical properties of Dysprosium stannate (Dy2Sn2O7) nanocrystals with pyrochlore phase by hydrothermal method

نویسندگان [English]

  • M.M. Mohagheghee, Gh. Sedaghati Jamal Abad
  • Sedaghati Jamal Abad
چکیده [English]

In this research, the Dysprosium stannate nanostructured compound (Dy2Sn2O7) is prepared as an important spin ice compound. In the synthesis of this compound, from a solution of 0.1 mol of Tin (IV) chloride pentahydrate (SnCl4; 5H2O) with the addition of Dysprosium (Dy (NO3)3.xH2O) nitrate with molar ratios equal to [Dy / Sn] = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and 0.1 were used to prepare Dysprosium stannate nanocrystals (Dy2Sn2O7) by hydrothermal method. The effect of Dysprosium (Dy) with different percentages on the formation of Dysprosium stannate composition by annealing at T= 1100 ° C in normal environment was investigated. The structural and optical properties of the formed compound were investigated. The results of X-ray diffraction (XRD) patterns of the sample annealed at T=1100 ° C showed the formation of nanocrystals in the pyrochlore structure of the Dysprosium stannate with [Dy / Sn] =1. The results of visible-ultraviolet (UV-Vis) spectroscopy showed that the energy gap increases with increasing Dysprosium additive. Field Emission Scanning Microscope (FE-SEM) images confirm the formation of Dysprosium stannatenanocrystals with pyrochlore structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pyrochlore oxide phase
  • Dysprosium stannate
  • Structural properties
  • hydrothermal method
[1] Pavlov R., Blasco V., Cordoncillo E., “Escribano P and Carda J B”, Synthesis of new red coloured ceramic pigments by Pechini method Bol. Soc. Espanola Ceram. Vidrio (2000) 39609–15.

[2] Li K W., Wang H., Yan H, “Hydrothermal preparation and photocatalytic properties of Y2Sn2O7 nanocrystals J. Mol. Catal. A 249 (2006) 65–70.

[3] Subramanian M. A., Aravamudan G., Rao G. V. S., “Oxide Pyrochlores—a review”, Prog. Solid State Chem. 15 (1983) 55–143

[4] Mizoguchi H., Eng H. W., Woodward P. M., “Probing the Electronic structure of ternary perovskite and pyrochlore Oxides containing Sn4+ and Sb5+”, Inorg. Chem. 43 (2004) 1667–80

[5] Teraoka Y., Torigoshi K. I., Yamaguchi H., Ikeda T., Kagawa S., “Direct decomposition of nitric oxide over Stannate pyrochlore oxides: relationship between solid-state Chemistry and catalytic activity”, J. Mol. Catal. A 155(2000) 73–80.

[6] Siddharthan R., Shastry B. S., Ramirez A. P., Hayashi A., Cava R. J., Rosenkranz S., Physical Review Letters, 83, 1854 (1999).

[7] Jaubert L. D. C., Moessner R., “Multiferroicity in spin ice: Towards magnetic crystallography of Tb2Ti2O7 in a field”, Physical Review B: Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2015, 91 pp.214422

[8] Reimers J. N., Greedan J. E., Sato M., “the crystal structure of the spin-glass pyrochlore”, Y2Mo2O7, J. Solid State Chem. 72 (1988) 390–4.

[9] Mizoguchi H., Eng H.W., Woodward P. M., “probing the electronic structure of ternary perovskite and pyrochlore oxides containing Sn4+ and Sb5+”, Inorg. Chem. 43 (2004) 1667–80.

[10] Park S., Hwang H. J., Moon J., “Catalytic combustion of methane over rare earth stannate pyrochlore”, Catal. Lett. 87 219–23

[11] Li K. W., Wang H., Yan H., “Hydrothermal preparation and photocatalytic properties of Y2Sn2O7 nanocrystals”, J. Mol. Catal. A, 249 (2006) 65–70

[12] Subramanian M. A., Aravamudan G., Rao G. V. S., “Oxide pyrochlores—a review Prog”, Solid State Chem. 15 (1983)55–143.

[13] Matsuhira K., Hinatsu Y., Tenya K., Amitsuka H., Sakakibara T., “Low-temperature magnetic properties of pyrochlore stannates”, J. Phys. Soc. Japan, 71 (2002) 1576–82.

[14] Pavlov R., Blasco V., Cordoncillo E., Escribano P., Carda J. B., “Synthesis of new red coloured ceramic pigments by Pechini method”, Bol. Soc. Espanola Ceram. Vidrio, (2000) 39609–15.

[15] Pavlov R. S., Castello J. B. C., Marza V. B., Hohembergerger J. M., “New red-shade ceramic pigments based on Y2Sn2−xCrxO7-x pyrochlore solid solutions”, J. Am. Ceram. Soc. 85 (2002) 1197–202.

[16] Sickafus K. E., Minervini L., Grimes R. W., Valdez J. A., Ishimaru M., Li F., Mcclellan K. J., Hartmann T., “Radiation tolerance of complex oxides”, Science, 289 (2002) 748–51.

[17] Matteucci F., Cruciani G., Dondi M., Baldi G., Barzanti A., “Crystal structural and optical properties of Cr-doped Y2Ti2O7 and Y2Sn2O7 pyrochlores”, Acta Mater. 55 (2007) 2229–38.

[18] Chen Z.J., Zu X.T., Wang X.Q., “Advanced Materials Research”, Vols 26-28 (2007) pp 933-936 Online: 2007-10-02, doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.26-28.933

[19] Harris X.Q., Bramwell S. T., McMorrow D. F., Zeiske T., Godfrey K. W., Phys. Rev. Lett., Vol. 79, p. 2554 (1997).

[20] Green synthesis of dysprosium stannate nanoparticles using Ficus carica extract as photocatalyst for the degradation of organic pollutants under visible irradiation, Sahar Zinatloo-Ajabshira, M. S. Morassaeib, O. Amiric, M. Salavati-Niasarib, Ceramic International, Vol. 46, 5, 2020, pp. 6095-6107.