ПРОГРАМОВАНИЙ СИНТЕЗ МАНГАНІТІВ СТРУКТУРИ ШПІНЕЛІ НА ПРИКЛАДІ Zn0,95CO0,05Mn2O4

Анотація

У даній роботі досліджено процеси формування фазового складу та структурних змін у шпінелях складу Zn0,95Co0,05Mn2O4, синтезованих методом горіння розчину (solution combustion synthesis). Основна увага приділялася вивченню впливу температури термічної обробки (400–1000 °C) на кристалічну структуру, фазовий склад, а також на особливості зв’язків у кристалічній решітці. Для комплексного аналізу застосовано порошкову рентгенівську дифракцію (ПРД), інфрачервону (ІЧ) спектроскопію, диференційно-термічний аналіз з термогравіметрією (ДТА/ТГ) та спектроскопію дифузного відбиття (СДВ). Порошкова ентгенівська дифракція показала, що навіть без додаткового прожарювання формується основна шпінельна фаза Zn0,95Co0,05Mn2O4₄. Термообробка зразків призводила до покращення кристалічної впорядкованості, що проявлялося у звуженні дифракційних ліній і зростанні середнього розміру кристалітів від 6 до 75 нм зі збільшенням температури прожарювання. Оцінка параметрів комірки свідчила про поступове збільшення об’єму елементарної комірки та співвідношення c/a, що вказує на посилення тетрагональної деформації. ІЧ-спектроскопія підтвердила відсутність органічних залишків у прекурсорі після горіння розчину та виявила смуги, характерні для вібраційних мод M—O (M = Zn, Co, Mn) у шпінельній структурі. Зі збільшенням температури прожарювання спостерігалося зміщення смуг поглинання у бік вищих частот, що пояснюється впорядкуванням катіонів і зменшенням дефектів у кристалічній решітці. Результати ТГ/ДТА аналізу виявили нетипове збільшення маси (~23 %) у діапазоні температур до 800 °C, що пов’язується з окисненням Mn²+ до Mn³+/Mn⁴+ та вбудовуванням кисню в структуру. Відсутність виражених екзо- чи ендотермічних піків свідчить про поступовий характер фазових змін без різких термічних ефектів. Спектроскопія дифузного відбиття та аналіз Кубелка-Мунка дозволили визначити ширину забороненої зони (ШЗЗ) для зразків, прожарених при температурах 600–1000 °C. Отримані результати демонструють значний вплив температури термічної обробки на структурно-фазові характеристики Zn0,95Co0,05Mn2O4, а також дозволяють глибше зрозуміти механізми формування шпінельної фази під час горіння розчину та наступної термообробки.