Publikace detail

An effect of scandium substitution on the phase purity and structural, magnetic, and electrochemical features of epsilon-Fe2O3 nanoparticle systems

Autoři: Polaskova Michaela | Malina Ondrej | Tuček Jiří | Jakubec Petr

Rok: 2022

Druh publikace: článek v odborném periodiku

Název zdroje: Nanoscale

Název nakladatele: Royal Society of Chemistry

Místo vydání: Cambridge

Strana od-do: 5501-5513

Tituly:

Jazyk	Název	Abstrakt	Klíčová slova
cze	Vliv skandiové substituce na fázovou čistotu a strukturní, magnetické a elektrochemické vlastnosti nanočásticových systémů epsilon-Fe2O3	Série Sc-substituovaných epsilon-Fe2O3 nanočástic uložených v silikátové matrici byla syntetizována procesem sol-gel. Bylo zjištěno, že příprava čisté epsilon-Fe2O3 fáze bez jakýchkoliv dalších oxidových fází železa(iii) jako příměsí byla dosažena pro epsilon-Sc0.1Fe1.9O3 (5 at% Sc), jak dokládají analýzy rentgenového prášku výsledky difrakce (XRD). Rozsáhlá fyzikálně-chemická charakterizace vzorku epsilon-Sc0.1Fe1.9O3 byla provedena pomocí transmisní elektronové mikroskopie (TEM), transmisní elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením (HRTEM), magnetizačních měření, Fe-57 Mossbauerovy spektroskopie a elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS). Grafy magnetizace vs. teplota ukázaly mizení dvoukrokového magnetického přechodu pro vzorek epsilon-Fe2O3 dopovaný Sc; pokles magnetizačního profilu byl pozorován pouze jednou při změně teploty. Bylo zjištěno, že substituce Sc3+ způsobuje zúžení oblasti magnetického přechodu a posun počátku magnetického přechodu k vyšší teplotě ve srovnání s nedopovaným systémem epsilon-Fe2O3. Navíc po zavedení iontů Sc3+ do krystalové mřížky epsilon-Fe2O3 došlo ke změně magnetické tvrdosti doprovázené poklesem koercivity. Pomocí Mossbauerovy spektroskopie Fe-57 bylo identifikováno, že Sc3+ převážně substituuje Fe3+ v deformovaných oktaedrických A- a B-místech as téměř ekvivalentní pravděpodobností obsazení na obou pozicích. Kromě toho elektrochemická měření potvrdila zvýšení měrného odporu v systémech epsilon-Fe2O3 dotovaných Sc. Výsledky dosažené v rámci této studie tedy prokázaly vliv substituce Sc3+ na čistotu přípravy systémů epsilon-Fe2O3 bez přítomnosti jakýchkoli dalších příměsí oxidu železitého a na změnu jeho magnetických a elektrochemických vlastností, což dokazuje jejich proveditelné vyladění s ohledem na požadavky potenciálních budoucích aplikací.	skandium; substituce; fáze; strukturní, magnetické a elektrochemické vlastnosti; nanočásticový systém; epsilon-Fe2O3
eng	An effect of scandium substitution on the phase purity and structural, magnetic, and electrochemical features of epsilon-Fe2O3 nanoparticle systems	A series of Sc-substituted epsilon-Fe2O3 nanoparticles embedded in a silica matrix were synthesized by a sol-gel process. It was found that the preparation of a pure epsilon-Fe2O3 phase without any other iron(iii) oxide phases as admixtures was achieved for epsilon-Sc0.1Fe1.9O3 (5 at% of Sc) as documented by analyses of X-ray powder diffraction (XRD) results. Extensive physicochemical characterization of the epsilon-Sc0.1Fe1.9O3 sample was performed employing transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), magnetization measurements, Fe-57 Mossbauer spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Magnetization vs. temperature plots showed vanishing of the two-step magnetic transition for the Sc-doped epsilon-Fe2O3 sample; a decrease in the magnetization profile was observed only once upon the change in the temperature. The Sc3+ substitution was found to cause a constriction of the magnetic transition region and a shift of the onset of the magnetic transition to a higher temperature in comparison with the undoped epsilon-Fe2O3 system. Moreover, upon the introduction of Sc3+ ions in the epsilon-Fe2O3 crystal lattice, a magnetic hardness was altered accompanied by a decrease in the coercivity. With Fe-57 Mossbauer spectroscopy, it was identified that Sc3+ predominantly substitutes Fe3+ in the distorted octahedral A- and B-sites and with almost equivalent occupation probability at both positions. Moreover, the electrochemical measurements confirmed the increase in the resistivity in the Sc-doped epsilon-Fe2O3 systems. Thus, the results, achieved within the present study, demonstrated an effect of Sc3+ substitution on the preparation purity of epsilon-Fe2O3 systems without the presence of any other iron(iii) oxide admixtures and on the change in its magnetic and electrochemical features, proving their feasible tuning with respect to the requirements of potential future applications.	scandium; substitution; phase; structural, magnetic and electrochemical; features; epsilon-Fe2O3; nanoparticle; systems

Vyhledávání

Přihlášení pro studenty

Přihlášení pro zaměstnance

Publikace detail

Katedry

Služby

Jak nás najdete?

Často hledáte