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

Stimulation of the metal doping process of nanoporous carbon material by laser irradiation

It has been established that the doping of activated carbon material with chromium and manganese increases the specific capacitance of storage devices based on the charge-discharge mechanism of a double electric layer (DEL) by ~70 % and leads to a decrease in their internal resistance by 30-35 %. The main reason for this rise is the transformation of the electron energy spectrum due to an increase in the density of electronic states, as a result of which a much larger number of electrolyte ions (primarily positive ones) participate in the formation of DEL and cause an increase in the specific capacitance of these devices. It has been shown that laser irradiation stimulates the metal penetration into the bulk of carbon material

Influence of gadolinium doping on structural properties of carbon nanotubes

The paper presents an analysis of SEM, EDX, Raman scattering, and FTIR of Gadolinium-doped multi-walled carbon nanotubes obtained by hydrothermal method. The morphological characteristics of the materials were studied and their compositions were analyzed. Hydrothermal doping of MWCNs with Gd causes the formation of 3D network architecture and sharply increases the content of oxygen surface functionality. An unidentified intense broad peak for Gd-doped material at 2940 cm-1 was observed. The defect state of Gd-doped MWCNTs was studied by Raman spectroscopy

Ультрадисперсні beta-FeOOH та Fe3O4, отримані методом осадження: порівняльний аналіз електричних та електрохімічних властивостей

In this work, ultrafine powders of b-FeOOH and Fe3O4 have been obtained by the precipitation method. The values of the specific surface area for materials b-FeOOH and Fe3O4 are 101 and 135 m2/h. Frequency dependences of specific electrical conductivity have been obtained in the temperature range of 20-150 oC. It has been found that the materials show a superlinear dependence (SPL). In addition, the crossover energies from dc to JPL and from JPL to SPL have been calculated: Edc = 0.55eV, Ep1 = 0.51eB, Ep2 = 0.16eB and Edc = 0.22 eV, Ep1 = 0.21eB, Ep2 = 0.1 eB. Potentiodynamic studies have been performed at a scan rate from 1 mV/s to 50 mV/s. The b-FeOOH electrode material showed a specific capacitance value of 80 F/g at a scan rate of 1 mV/s, while the specific capacitance of the Fe3O4 material reached 32 F/g. Galvanostatic measurements have been done for discharge currents of 0.05 A/g, 0.1 A/g -  0.25 A/g. b-FeOOH sample is characterized by the maximum specific energy value of 8 W h/kg at the value of specific power equal to 20 W/kg, and Fe3O4 material is characterized by the maximum specific energy of about 3.5 W h/kg. У цій роботі ультрадисперсні порошки b-FeOOH та Fe3O4 були отримані методом осадження. Значення питомої площі поверхні для матеріалів b-FeOOH та Fe3O4 становлять 101 та 135 м2/г. Частотні залежності питомої провідності отримувались в діапазоні температур 20-150 оС. Встановлено, що матеріали проявляють суперлінійну залежність SPL. Крім того були розраховані енергії переходу від dc до JPL та до SPL, як складають Edc=0.55 еВ, Ep1=0.51 eB, Ep2=0.16 eB та Edc=0.22 еВ, Ep1=0.21 eB, Ep2=0.1 eB. Потенціодинамічні дослідження були проведені при швидкості сканування від 1 мВ/с до 50 мВ/с. Електродний матеріал b-FeOOH демонструє питому ємність до 80 F/g при швидкості сканування розряду 1 мВ/с, в той час ємність матеріалу Fe3O4 сягає 32 F/g. Гальваностатичні вимірювання проводились для струмів розряду 0,05 А/г-0,25 А/г. Для матеріалу b-FeOOH досягається максимальна питома енергія 8 Вт/кг при значенні питомої по­туж­ності рівній 20 Вт/кг, а для матеріалу Fe3O4  3,5 Вт/кг.&nbsp

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

Plate-Like LiFePO₄ Nanoparticles: Synthesis, Structure, Electrochemistry

Гидротермальным синтезом получены пластинчатые частицы литий-железного фосфата размерами 100–150 нм и толщиной до 10 нм. Целью было исследование влияния относительного содержания этиленгликоля и температуры реакционной среды на фазовый состав полученных материалов, их кристаллическую и магнитную микроструктуры, состояние поверхности и электрические свойства. Установлено, что имеется корреляция между морфологией материалов и их электрохимическими свойствами. Уменьшение размера частиц и степени агломерации приводит к увеличению удельной ёмкости литиевых источников энергии с катодами на основе синтезированных материалов.Гідротермічною синтезою одержано платівчасті частинки літій-залізного фосфату розмірами у 100–150 нм і товщиною до 10 нм. Метою було дослідження впливу відносного вмісту етиленгліколю та температури реакційного середовища на фазовий склад одержаних матеріялів, їхні кристалічну та магнетну мікроструктури, стан поверхні й електричні властивості. Визначено, що є кореляція між морфологією матеріялів та їхніми електрохемічними властивостями. Зменшення розміру частинок і ступеня аґломерації приводить до підвищення питомої місткости літійових джерел живлення з катодами на основі синтезованих матеріялів.Lithium iron phosphate plate-like particles of 100–150 nm sizes and to 10 nm thickness have been obtained by hydrothermal synthesis. It has been aim to investigate influence of ethylene glycol relative content and reaction medium temperature on the obtained-materials’ phase composition, crystalline and magnetic microstructure, surface condition and electrical properties. As determined, there is correlation between the materials’ morphology and their electrochemical properties. The reducing of a particle size and agglomeration degree leads to specific capacity growing for lithium power sources with cathodes based on synthesized materials.The publication contains the results of studies conducted under the President’s of Ukraine grant for competitive projects of the State Fund for Fundamental Research

MOSSBAUER STUDY OF YTTRIUM IRON GARNET EPITAXIAL FILMS MAGNETIC MICROSTRUCTURE

The magnetic microstructure of the yttrium iron garnet epitaxial films surface layer were studied by conversion electronic Mossbauer  spectroscopy method. The presence of two magnetically non-equvivalent positions of Fe3+ ions in tetrahedral sites of garnet structure and a paramagnetic phase  formed by Fe2+ ions were fixed. Using the  model  of  mixed  magnetic  and  quadrupole  interaction  by  the diagonalization of the nuclear Hamiltonian matrix the information about the spatial orientation of the cation sublattices magnetic moments  was obtained and the components of electric field gradient tensor at 57Fe nuclei in different crystal non-equvivalent  positions were calculate

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF SUPERPARAMAGNETIC Y-Fe2O3

Method of nanodispersed y-Fe2O3 synthesis by thermal decomposition of iron citrate is proposed. The investigations of obtained oxides crystal­line and magnetic structures are done. Nanodispersed y-Fe2O3 with sizes of coherent scattering regions about 4-7 nm was is only one phase after gel sintering at 200, 250 and 300оС; the particles of synthesized materials are in a state of magnetic ordering and in superparamagnetic state. The influence of mag­netic dipole interparticles interaction on parameters of Moss­bauer spectra is observed. The phenomenological mo­del of the differences between nanodispersed y-Fe2O3 magnetic micro­structures ob­tained after annealing at different tem­pe­ra­tu­res is presented