МОДИФІКАЦІЯ ZNMN₂O₄ ЙОНАМИ LA: СТРУКТУРНА СТАБІЛЬНІСТЬ ТА ВЛАСТИВОСТІ

Анотація

У статті наведено результати синтезу та всебічного вивчення фізико-хімічних властивостей лантан-заміщених шпінелей зі складом Zn(1-x)LaxMn2O4 (x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20), отриманих за допомогою золь-гель методу. Основна увага зосереджена на впливі заміщення іонів цинку лантаном на кристалічну структуру, фазовий склад і фізичні параметри матеріалів. Для дослідження використано комплексний підхід з методами ІЧ спектроскопії з Фур’є перетворенням, спектроскопії дифузного відбиття, скануючої електронної мікроскопії та рентгенівської дифрактометрії. Встановлено, що всі зразки є однофазними, незалежно від вмісту лантану. Це свідчить про стійкість структури шпінелі, навіть при максимальній концентрації лантану. Розмір дифрагуючих кристалітів оцінено за рівнянням Шеррера. Використання методу Рітвельда дозволило уточнити кристалічну структуру, зокрема, визначити ключові параметри елементарної комірки та рентгенівську густину. Дані ІЧ-спектроскопії свідчать про наявність трьох характерних смуг поглинання в діапазоні 1000–400см⁻¹ для усіх зразків, з поступовим зсувом однієї із смуг поглинання у довгохвильову область при збільшенні заміщення. Ширина забороненої зони, визначена за допомогою функції графічного методу Тауца, змінюється в межах від 2,11eV до 2,81eV при різних зіміщеннях цинку. Дослідження за допомогою скануючої електронної спектроскопії продемонструвало значну ефективну площу поверхні синтезованих зразків і високу пористість, що є перспективним для їх подальшого застосування в таких сферах, як каталіз, сенсорика та енергетика. Отримані результати демонструють, що поступова заміна цинку на лантан дозволяє керувати властивостями матеріалу, зокрема шириною забороненої зони та пористістю, що робить їх перспективними матеріалами для використання в сучасних технологіях високого рівня.