اصطناع المركّب CuCo2O4 بطريقة الـ Sol-gel ودراسة خواصه التركيبية

المؤلفون

DOI:

https://doi.org/10.21123/bsj.2024.9200

الكلمات المفتاحية:

كوبالتات النحاس، أكاسيد مختلطة، البكتين، Sol-gel، سباينل

الملخص

تم في هذا البحث تحضير مركب كوبالتيت النحاس CuCo2O4 بطريقة الـ Sol-Gel انطلاقا من ملح كبريتات الكوبالت ونترات النحاس. تم استخدام مركب عضوي هو البكتين كعامل تثبيت أعطى استقرارعالي لجملة الهيدروكسيدات أثناء التحضير. تم حرق العينة المحضرة عند درجات حرارة مختلفة ضمن المجال (400-1000°C) لتحديد درجة الحرارة الأفضل للحصول على البلورات المطلوبة من المركّب CuCo2O4. درست الخواص التركيبية للأكسيد المحضّر باستخدام تقنية انعراج الأشعة السينية (XRD) وجهاز التحليل الحراري التفاضلي (DTA)، ومطيافية تحت الأحمر (IR)، والمجهر الالكتروني الماسح (SEM). تم تحديد درجة حرارة الاصطناع المثلى عند الدرجة 600°C. بينت دراسة مخططات انعراج الأشعة السينية أن المركب يتبلور وفق بنية بلورية مكعبية متمركزة الوجوه FCC من نمط السباينل ومجموعة تناظر فراغية S.G هي Fd3m. حُسبت ثوابت الشبكة وحجم التبلور وعدد الصيغ للمركّب المحضّر وكانت 8.044 Å ، 520.49Å3 ، 8 على الترتيب. تبين أن حجم الحبيبات للمركّب هو 17.4nm. تطابقت الحسابات التجريبية لـ d مع قيم البطاقة المرجعية بنسبة تطابق 99.5% كحد أدنى. حسبت الكثافة النظرية والتجريبية للمركّب المحضّر وكانت النتائج متقاربة. أظهرت منحنيات التحليل الحراري التفاضلي إلى وجود خمس آثار حرارية أهمها الأثر الحراري الناشر عند الدرجة 390 والأثر الحراري الماص عند الدرجة 740°C الللذان يشيران إلى بدء تشكل المركب وبدء تفككه على الترتيب. يؤكد مخطط الطيف تحت الأحمر (IR) الحصول على المركب المطلوب من خلال القمم العائدة لاهتزازات الروابط (Co-O) و (Cu-O).

المراجع

Poongodi R, Senguttuvan S, Sagayaraj R. AJ Csian ournal of hemistry AJ Csian ournalof hemistry. Asian J Chem. 2023; 35(6): 1525-32. https://doi.org/10.14233/ajchem.2023.27625

Zhou T, Cao S, Zhang R, Tu J, Fei T, Zhang T. Effect of cation substitution on the gas-sensing performances of ternary spinel MCo2O4 (M= Mn, Ni, and Zn) multishelled hollow twin spheres. ACS Appl Mater. Interfaces 2019 Jul 10; 11(31): 28023-32. https://doi.org/10.1021/acsami.9b07546

Gonçalves JM, Rocha DP, Silva MN, Martins PR, Nossol E, Angnes L, et al. Feasible strategies to promote the sensing performances of spinel MCo 2 O 4 (M= Ni, Fe, Mn, Cu and Zn) based electrochemical sensors: a review. J Mater Chem C Mater. 2021; 9(25): 7852-87. https://doi.org/10.1039/d1tc01550h

Alali KT, Liu J, Liu Q, Li R, Zhang H, Aljebawi K, et al. Enhanced acetone gas sensing response of ZnO/ZnCo2O4 nanotubes synthesized by single capillary electrospinning technology. Sens Actuators B Chem. 2017 Nov 1; 252: 511-22. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.06.034

Patel AR, Sereda G, Banerjee S. Synthesis, characterization and applications of spinel cobaltite nanomaterials. Curr Pharm Biotechnol. 2021 May 1; 22(6): 773-92. https://doi.org/10.2174/1389201021666201117122002

Kavinkumar T, Vinodgopal K, Neppolian B. Development of nanohybrids based on porous spinel MCo2O4 (M= Zn, Cu, Ni and Mn)/reduced graphene oxide/carbon nanotube as promising electrodes for high performance energy storage devices. Appl Surf Sci. 2020 May 30; 513: 145781. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145781

Tan P, Wu Z, Chen B, Xu H, Cai W, Jin S, et al. Cation-substitution-tuned oxygen electrocatalyst of spinel cobaltite MCo2O4 (M= Fe, Co, and Ni) hexagonal nanoplates for rechargeable Zn-air batteries. J Electrochem Soc. 2019 Oct 11; 166(14): A3448. https://doi.org/10.1149/2.1311914jes

Puratchi Mani M, Ponnarasi K, Rajendran A, Venkatachalam V, Thamizharasan K, Jothibas M. Electrochemical behavior of an advanced FeCo 2 O 4 electrode for supercapacitor applications. J Electron Mater. 2020 Oct; 49: 5964-9. https://doi.org/10.1007/s11664-020-08296-3

Martín-González MS, Fernández JF, Rubio-Marcos F, Lorite I, Costa-Krämer JL, Quesada A, et al. Insights into the room temperature magnetism of Zn O∕ Co 3 O 4 mixtures. J Appl Phys. 2008 Apr 15; 103(8): 083905. https://doi.org/10.1063/1.2904862

Li K, Li T, Dai Y, Quan Y, Zhao J, Ren J. Highly active urchin-like MCo2O4 (M= Co, Cu, Ni or Zn) spinel for toluene catalytic combustion. Fuel (Lond). 2022 Jun 15; 318: 123648. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123648

Pore OC, Fulari AV, Shejwal RV, Fulari VJ, Lohar GM. Review on recent progress in hydrothermally synthesized MCo2O4/rGO composite for energy storage devices. Chem Eng J. 2021 Dec 15; 426: 131544. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131544

Cheng X, Zhou X, Liu Z, Zhang Y, Liu Q, Li B, et al. Hydrothermal solvothermal synthesis and microwave absorbing study of MCo2O4 (M= Mn, Ni) microparticles. Npj Mater Degrad. 2019 Nov 17; 118(8): 466-72. https://doi.org/10.1080/17436753.2019.1667174

Yang Y, Gong J, Cai D, Li Y, Sun Y, Wang W, et al. Flexible synthesis of CuCo2O4 hexagonal nanocrystal by melting salt modified combustion method as high-performance anode materials for lithium-ion batteries. J Electroceram. 2023 May; 50(3): 57-66. https://doi.org/10.1007/s10832-023-00305-1

Deraz NM, Fouda MM. Fabrication and magnetic properties of cobalt–copper nano composite. Int J Electrochem. Sci. 2013 Feb 1; 8(2): 2682-90. https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)14340-9

Harada M, Kotegawa F, Kuwa M. Structural changes of spinel MCo2O4 (M= Mn, Fe, Co, Ni, and Zn) electrocatalysts during the oxygen evolution reaction investigated by in situ X-ray absorption spectroscopy. ACS Appl Energy Mater. 2022; 5(1): 278-94. https://doi.org/10.1021/acsaem.1c02824

Siveswari A, Gowthami V. Enhanced electrochemical performance of rod-like NiO and porous SnO2 embedded NiCo2O4 heterostructures as super capacitor electrode. Neuroquantology. 2022; 20(16): 4434. https://doi.org/10.48047/NQ.2022.20.16.NQ880449

Rekhila G, Saidani A, Hocine F, Hariz SH, Trari M. Characterization of the hetero-system ZnCo2O4/ZnO prepared by sol gel: Application to the degradation of Ponceau 4R under solar light. Appl Phys A Mater Sci Process. 2020; 126: 1-8. https://doi.org/10.1007/s00339-020-03766-1

Guragain D, Zequine C, Gupta RK, Mishra SR. Facile synthesis of bio-template tubular MCo2O4 (M= Cr, Mn, Ni) microstructure and its electrochemical performance in aqueous electrolyte. Processes (Basel). 2020; 8(3): 343. https://doi.org/10.3390/pr8030343

Lobo LS, Kumar AR. Structural and electrical properties of ZnCo2O4 spinel synthesized by sol-gel combustion method. J Non Cryst Solids. 2019; 505: 301-9. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.11.004

Liu L, Li Y, Pang Y, Lan Y, Zhou L. Activation of peroxymonosulfate with CuCo2O4@ kaolin for the efficient degradation of phenacetin. Chem Eng J. 2020; 401: 126014. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126014

George A, Kundu M. Construction of self-supported hierarchical CuCo2O4 dendrites as faradaic electrode material for redox-based supercapacitor applications. Electrochim Acta. 2022; 433: 141204. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141204

Sun J, Xu C, Chen H. A review on the synthesis of CuCo2O4-based electrode materials and their applications in supercapacitors. J Mater. 2021; 7(1): 98-126.https://doi.org/10.1016/j.jmat.2020.07.013

Zhao Z, Deng Z, Zhang R, Klamchuen A, He Y, Horprathum M, et al. Sensitive and selective ozone sensor based on CuCo2O4 synthesized by a facile solution combustion method. Sens Actuators B Chem. 2023; 375: 132912. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.132912

Wyckoff RWG, Zussman JR. Crystal Structures. Miscellaneous Inorganic Compounds, Silicates, and Basic Structural Information. Chichester and New York (Wiley: Interscience), 1968; 2nd Ed, vol 4: 566 pp. https://doi.org/10.1180/minmag.1969.037.288.28

Merabet L, Rida K, Boukmouche N. Sol-gel synthesis, characterization, and supercapacitor applications of MCo2O4 (M= Ni, Mn, Cu, Zn) cobaltite spinels. Ceram Int. 2018; 44(10): 11265-73. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.03.171

Smart LE, Moore EA. Solid State Chemistry. 3rd ed. Boca Raton London New York Singapore: Taylor & Francis Group, LLC; 2005. https://www.pdfdrive.com/solid-statechemistry-e13884425html .

Agnew JM, Leonard JJ, Feddes J, Feng Y. A modified air pycnometer for compost air volume and density determination. Can Biosyst Eng. 2003; 45: 6-27.

WEST AR. Solid State Chemistry and its Applications. 2nd ed. University of Sheffield, UK: John Wiley & Sons, Lt; 2014.

Abaide ER, Anchieta CG, Foletto VS, Reinehr B, Nunes LF, Kuhn RC, et al. Production of copper and cobalt aluminate spinels and their application as supports for inulinase immobilization. Mater Res. 2015: 1062-9. https://doi.org/10.1590/1516-1439.031415

Ali M, Abbas A, Drea A. Green synthesis of nano binary oxide SiO2/V2O5 NPs integrated ointment cream application on wound dressings and skin cancer cells. Baghdad Sci J. 2023; 20(3): 734-745. https://doi.org/10.21123/bsj.2022.7318

Shaker DS, Abass NK, Ulwall RA. Preparation and study of the Structural, Morphological and Optical properties of pure Tin Oxide Nanoparticle doped with Cu. Baghdad Sci J. 2022; 19(3): 0660-. https://dx.doi.org/10.21123/bsj.2022.19.3.0660

Yuvasravana R, George PP, Devanna N. A Green-Chemical Approach for the Synthesis of Cobaltate Spinels Mco2o4 [M= Mg and Ni] under Microwave Assistance. Int J Innov Res Technol Sci. Eng. Tech. 2017; 6: 11256. https://doi.org/10.15680/IJIRSET.2017.0606208

Heiba ZK, Farag NM, El-Naggar AM, Abdellatief M, Aldhafiri AM, Mohamed MB, et al. Effect of Mo-doping on the structure, magnetic and optical characteristics of nano CuCo2O4. J Mater Res Technol. 2021; 10: 832-9. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.12.056

Thendral KT, Amutha M, Ragunathan R. Design and development of copper cobaltite (CuCo2O4) nanoparticle for antibacterial anticancer and photocatalytic activity. Mater Lett. . 2023: 134720. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2023.134720

التنزيلات

إصدار

القسم

article

كيفية الاقتباس

1.
اصطناع المركّب CuCo2O4 بطريقة الـ Sol-gel ودراسة خواصه التركيبية . Baghdad Sci.J [انترنت]. [وثق 17 مايو، 2024];21(9). موجود في: https://bsj.uobaghdad.edu.iq/index.php/BSJ/article/view/9200