Взаємозв’язок кристалічної, магнітної та доменної структури епітаксійних ферит-ґранатових плівок (огляд)

The article gives a literary review of the current state of research of ferrite-garnet films. The basic crystalline and magnetic characteristics of thin films of iron-yttrium garnet are considered. We analyzed the causes of the appearance of the labyrinth, stripe and cylindrical domain structure. It is shown that the domain structure of the yttrium iron garnet strongly depends on many parameters of the films, in particular on the thickness, structural perfection of the surface and the sample as a whole. The article reviews the most common methods of synthesis, ion implantation and post-growth treatment of ferrite-garnet films. The study of dependencies between the conditions of obtaining, the chemical composition, the posttreatment conditions, the defective structure and the magnetic properties of ferrite-garnet films have great practical value for obtaining films with predetermined properties.Здійснений літературний огляд сучасного стану досліджень ферит-ґранатових плівок. Розглянуті основні кристалічні та магнітні характеристики тонких плівок залізо-ітрієвого ґранату. Проаналізовано причини появи лабіринтної, полосової та циліндричної доменної структури. Показано, що доменна структура залізо-ітрієвого ґранату, сильно залежить від багатьох параметрів плівок, зокрема від товщини, структурної досконалості поверхні та зразка в цілому. Проведено оцінку найбільш поширених методів синтезу, іонної імплантації та пост-ростової обробки ферит-гранатових плівок.Дослідження залежностей між умовами отримання, хімічним складом, умовами постобробки, дефектною структурою та магнітними властивостях ферит-ґранатових плівок мають вагоме практичне значення для отримання плівок з наперед заданими властивостями

Морфологічні та структурні характеристики фторидів заліза, отриманих сольвотермальним методом

In this communication we demonstrate the fast and facile preparation of nanoparticles hydrated and anhydrous iron trifluoride by solvotermal synthesis using the surface active substances. The iron fluoride/acytelen black composites were prepared by ultrasonic treatment. The analysis of the crystal microstructure and morphological properties of the material received.В даній роботі продемонстровано швидкий і легкий метод отримання гідратованих і безводних форм трифторидів заліза з частками нанометричних розмірів шляхом застосування сольвотермального синтезу при наявності ПАР в реакційному середовищі та ефективний спосіб формування нанокомпозитів типу «трифторид заліза / ацетиленова сажа» на основі отриманих матеріалів шляхом ультразвукової обробки. Здійснено аналіз кристалічної мікроструктури і морфологічних властивостей отриманих матеріалів

Методи синтезу нанодисперсних оксидів заліза

The paper deals with the classification and analysis of main chemical methods of nanostructure iron oxide synthesis. Literature data are systematizated to select a universal method for revealing the relationship between the conditions of synthesis and structural, morphological and magnetic properties of nanomaterials.В огляді проведено класифікацію і аналіз методів отримання нано­дис­персних ок­сидів за­ліза та представлено систематизацію літературних даних для вибору уні­вер­саль­но­го методу, що дозволяє розкрити взає­мо­зв’язок між умовами синтезу та струк­турними, мор­фо­логічними та магнітними харак­те­рис­ти­ка­ми нано­ма­теріалів і за­безпечує отримання функ­ціональних ма­теріалів з наперед зада­ни­ми, оп­тимі­зо­ваними для засто­су­ван­ня в певній галузі влас­тивостями

Structural, morphological and photocatalytic properties of nanostructured TiO2/AgI photocatalyst

Nanostructured TiO2/AgI photocatalyst under the action of ultraviolet or visible electromagnetic radiation effectively neutralizes organic pollutants in the aqueous environment. It is a nanostructure in which micro- and small mesopores of anatase TiO2 are filled with silver iodide in the superionic state. The content of the α-AgI ion-conducting phase in the volume of ТіО2 pores can be ~20 wt %. To obtain a photocatalyst, titanium dioxide is synthesized by the sol-gel method, using a titanium aquacomplex solution [Ti(OH2)6]3+•3Cl- and a Na2CО3 modifier additive as a precursor. The modifying additive during synthesis ensures the fixation of =О2СО carbonate groups on the surface of oxide material particles. The presence of these groups leads to an increase in both the pore volume and the specific surface area of ТіО2. The specific surface area of carbonized titanium dioxide is 368 m2•g-1, the pore volume is 0.28 cm3•g-1, and their size is 0.9-4.5 nm. To fill the micro- and small mesopores of TiO2 with the superionic α-AgI phase, Ag+ cations are first adsorbed from the AgNO3 solution on the titanium dioxide surface, and then the oxide material is contacted with the KI solution. Compared to the Evonik P25-TiO2 photocatalyst, the nanostructured TiO2/AgI photocatalyst demonstrates a significantly higher efficiency of photodegradation of organic dyes Congo Red and Methyl Orange in visible and ultraviolet radiation. The most active ТіО2/40AgI sample achieved complete degradation of the CR dye in 6 minutes of UV irradiation, while the efficiency of commercial Р25-TiO2 over the same time was only 42%

Електрохімічні властивості нанодисперсного оксиду заліза у водних електролітах

Nanodispersed iron oxide was synthesized by sol-gel citrate method and investigated as electrode material for the electrochemical power sources, which based on non-aqueous electrolytes (3,5М КОН). The electrochemical research was conducted by using three electrode cell. Reversibility of electrochemical processes that occur during of charge/charge on the electrode was determined by cyclic voltammetry method. Using of three electrode cell with the working electrode based on synthesized material have enabled to estimate specific capacity of discharge of nanodispersed iron oxide.В роботі приведено результати електрохімічних досліджень нанодисперсного оксиду заліза, синтезованого цитратним золь-гель методом у водному електроліті (3,5М КОН) за допомогою трьохелектродної комірки. За допомогою методу циклічної вольтамперометрії було визначено ступінь обо­рот­ності електрохіміч­них процесів, що відбуваються при заряд/розряду на електроді. Проведено гальваностатичне тестування в режимі заряд/розряду трьохелектродної комірки з робочим електродом на основі синтезованого матеріалу, які дозволили оцінити величину питомої ємності розряду оксиду заліза

Photocatalytic Properties of Sn-doped TiO2

The synthesis of Sn-doped titania nanoparticles (Sn content of 0, 3, 6, and 12 at. %) was carried out using solgel chemical route based on the common acid hydrolysis of titanium and tin tetrachlorides. Phase composition, morphology, particle size, pore size distribution and photocatalytic performance of obtained materials were systematically studied by various analytical techniques (XRD, HR-TEM, low-temperature nitrogen adsorption porosimetry, UV-Vis spectroscopy). An increase in the Sn dopant concentration causes a gradual decrease in the relative content of the anatase phase from 100 mol. % for undoped titania to about 3 mol. % for material with maximal doping concentration. Materials with a Sn atomic content of 3 and 6 at. % have the maximum values of the specific surface area (about 280-290 m2/g) that corresponds to the smallest (approximately 2.5 nm) anatase crystallite. The photocatalytic activity of the synthesized Sn-doped TiO2 nanoparticles was analyzed by the method of methylene blue dye photodegradation in an aqueous solution under UV irradiation. The highest reaction rate constant and maximal methylene blue dye adsorption capacity were obtained for 3 at. % Sn-doped titania with the mixed anatase/rutile composition. The indirect optical transitions are characteristic for all synthesized materials. A decrease in the bandgap energy values with increasing Sn content from 3.21 eV for pure anatase to 2.82 eV for titania doped with 12 at. % of the Sn was observed. The growth in photocatalytic activity for the mixed-phase sample can be considered as a result of the increasing number of surface active centers due to the anatase-rutile phase transition

Структурні та електрофізичні властивості термічно розширеного графіту, отриманого хімічними методами: порівняльний аналіз

The aim of this paper is the comparison of structural, morphological and electrical properties of thermally extended graphite synthesized by chemical oxidation of graphite with sulfur of nitric acids at all other same conditions. Thermal treatments of graphite intercalation compounds were performed at a temperature of 600°C on the air for 10 min but additional annealing in temperature range of 100-600oC for 1 hour was done. The obtained materials were characterized by XRD, Raman spectroscopy and impedance spectroscopy. The evolution of structural ordering of thermally extended graphite samples at increasing of annealing temperature was traced. It was determined that the additional annealing allows to control the electrical conductivity and structural disordering degree of extended graphite samples that is useful for preparation of efficient current collectors for electrochemical capacitors.Метою даної роботи є порівняння структурних, морфологічних та електричних властивостей термічно розширеного графіту, синтезованого хімічним окисленням графіту сірчаною та азотною кислотами. Термічну обробку графітових інтеркаляційних сполук проводили при температурі 600 °C на повітрі протягом 10 хв з наступним додатковим відпалом в діапазоні температур 100-600°C. Отримані матеріали досліджувалися за допомогою X - променевого аналізу, раманівської та імпеданскної спектроскопії. Відслідковано еволюцію структури термічно розширеного графіту при підвищенні температури відпалу. Встановлено, що додатковий відпал дозволяє контролювати електропровідність і ступінь структурного впорядкування термічно розширеного графіту та підвищити ефективність струмознімачів для електрохімічних конденсаторів

X-Ray Diffraction Characterization of Nanoscale Strains and Defects in Yttrium Iron Garnet Films Implanted with Fluorine Ions

The theoretical diffraction model for a crystalline multilayer system with inhomogeneous strain profile and randomly distributed defects has been created by using the statistical dynamical theory of X-ray diffraction in imperfect crystals. The dynamical scattering peculiarities in both coherent and diffuse scattering intensities have been taken into account for all the layers of the system by using derived recurrence relations between coherent scattering amplitudes. The investigated yttrium-iron garnet films grown on gadolinium-gallium garnet substrate were implanted with different doses of 90 keV F+ ions. The rocking curves measured from the as-grown and implanted samples have been treated by using the proposed theoretical model. This model has allowed for the reliable self-consistent determination of strain profile parameters and structural defect characteristics in both implanted film and substrate of the investigated samples