مشخصه یابی نانو ساختارهای اکسید ساماریوم خالص و دارای گرافن تهیه شده به روش هیدرو ترمال به عنوان یک عامل بالقوه ضد میکروبی

محورهای موضوعی : Biotechnological Journal of Environmental Microorganisms

عباس باقری خطیبانی ¹ , سمیه سعادت نیاول ² , سمانه رسولی جمنانی ³ , حسین میلانی مقدم ⁴

1 - آزمایشگاه تحقیقاتی نانو، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی ، لاهیجان، ایران
2 - گروه فیزیک جامدات، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
3 - گروه فیزیک جامدات، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
4 - گروه فیزیک جامدات، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

تاریخ دریافت : 1401/12/05 تاریخ پذیرش : 1402/01/21 تاریخ انتشار : 1402/11/21

کلید واژه: اکسید ساماریوم, گرافن, هیدروترمال, عامل ضد میکروبی,

چکیده مقاله :

کاربردهای فریبنده و چشمگیر مواد مبتنی بر اکسید ساماریم در علم نیمه هادی ها، علاقه به سنتز و مطالعه خواص فیزیکی آنها را ایجاد کرد. بنابراین، پس از تهیه اکسید ساماریوم خالص و پودرهای گرافن/اکسید ساماریوم از طریق تکنیک هیدروترمال با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی رامان، و طیف‌سنجی UV-Visible، خواص ساختاری، نوری و مورفولوژیکی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. با استفاده از XRD، ثابت های شبکه و برخی پارامترهای ساختاری مرتبط تعیین شد. تغییر گاف نواری اپتیکی نیز با کمک جذب محاسبه شده است. داده‌های XRD نشان داد که فاز مکعبی اکسید ساماریوم در هر دو نمونه غالب است، حتی اگر یک پیک پراش شدید گرافن در نمونه گرافن/اکسید ساماریوم مشاهده شود. تجزیه و تحلیل SEM، Raman و FTIR، اثرات افزودن گرافن را بر شبکه اصلی اکسید ساماریوم نشان داد. علاوه بر این، کاهش گاف نواری اپتیکی ناشی از گرافن نیز قابل توجه بود.

چکیده انگلیسی:

Seductive and impressive applications of samarium oxide based materials in semiconductor science, created an interest to synthesize and study their physical properties. Therefore, after preparing pure samarium oxide and graphene/samarium oxide powders through hydrothermal technique; with use of X-Ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, and UV-Visible spectrophotometry; structural, optical, and morphological properties of the samples have been evaluated. Using XRD, lattice constants and some related structural parameters were determined. Variation of optical band gap has been calculated too, with aiding absorbance, The XRD data revealed prevailed cubic samarium oxide phase in both samples, even though a sharp diffraction peak of graphene was attended in graphene/samarium oxide sample. SEM, Raman, and FTIR analysis showed the effects of graphene addition on main lattice of samarium oxide. Furthermore, the decrease of optical band gap due to graphene was also notable.

منابع و مأخذ:

Anitha M., Velvizhi K., Mohamed Ismail M., Shanmugam M., Arivanandhan M., Anandan P. (2022). Enhanced electrochemical performance of rGO: Sm2O3 nanocomposite synthesized by hydrothermal assisted simple solution technique. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 33, 27076–27091.
Bagheri Khatibani A., Rozati S. M., Hallaj Z. A. (2013). Synthesis and characterization of nanostructure CdO:Zn thin films deposited by spray pyrolysis technique: Molarity and heat treatment effects, Materials Science in Semiconductor Processing, 16(3), 980-986.
Beigli H., Shaddoust M., Ahmadi M.H., Bagheri Khatibani A. (2023) Effect of low and relatively long-term gamma irradiation on physical properties of ZnO and ZnO: Co thin films Journal of Sol-Gel Science and Technology, 108, 798–808.
Boukhoubza I., Khenfouch M., Achehboune M., Moses Mothudi B., Zorkani I., Jorio A. (2019). Graphene oxide/ZnO nanorods/graphene oxide sandwich structure: The origins and mechanisms of photoluminescence, Journal of Alloys and Compounds, 797, 1320-1326.
De Lima B. S., Komorizono A. A., Ndiaye A. L., Bernardi M. I. B., Brunet J., Mastelaro V. R. (2022). Tunning the Gas Sensing Properties of rGO with In2O3 Nanoparticles. Surfaces, 5, 127–142.
Dezfuli A.S., Ganjali M.R., Naderi H.R., Norouzi P. (2015). A high performance supercapacitor based on a ceria/graphene nanocomposite synthesized by a facile sonochemical method. RSC Advances, 5, 46050-46058.
Fesenko O., Dovbeshko G., Dementjev A., Karpicz R., Kaplas T., Svirko Y. (2015). Graphene-enhanced Raman spectroscopy of thymine adsorbed on single-layer graphene, Nanoscale Research Letters, 10, 163.
Gomez-Navarro C., Weitz R. T., Bittner A. M., Scolari M., Mews A., Burghard M., Kern K. (2007). Electronic Transport Properties of Individual Chemically Reduced Graphene Oxide Sheets. Nano Letters., 7(11), 3499-3503.
Heiba Z. K. & Bakr Mohamed M. (2020). Effect of Gamma radiation on structural and optical parameters of Sm2O3:Mn/PVA nanocomposite film, Optical and Quantum Electronics, 52, 99.
Hu N., Zhang L., Yang C., Zhao J., Yang Z., Wei H., Liao H., Feng Z., Fisher A., Zhang Y. (2016). Three dimensional skeleton networks of graphene wrapped polyaniline nanofibers: an excellent structure for high-performance flexible solid-state supercapacitors, scientific reports, 6, 19777.
Javaid A. & Akhyar Farrukh M. (2023). Comparison of photocatalytic and antibacterial activities of allotropes of graphene doped Sm2O3 nanocomposites: Optical, thermal, and structural studies. Journal of the Chinese Chemical Society, 70, 32–45.
Khatibani A.B. (2019). Characterization and ethanol sensing performance of sol-gel derived pure and doped zinc oxide thin films. Journal of Electronic Materials, 48, 3784.
Kwak M. G., Park J. H., Shon S. H. (2004). Synthesis and properties of luminescent Y2O3: Eu (15–25 wt%) nanocrystals, Solid state communications, 130, 199-201.
Leote R. J. B., Matei E., Apostol N. G., Enculescu M., Enculescu I. , Diculescu V. C. (2022). Monodispersed Nanoplatelets of Samarium Oxides for Biosensing Applications in Biological Fluids. Electrochimica Acta, 402, 139532.
Mansoob Khan M., Najihah Matussin S. (2023). Sm2O3 and Sm2O3-based nanostructures for photocatalysis, sensors, CO conversion, and biological applications. Catalysis Science & Technology, 13, 2274.
Muthulakshmi V., Balaji M., Sundrarajan M. (2020). Biomedical Applications of Ionic Liquid Mediated Samarium Oxide Nanoparticles by Andrographis Paniculata Leaves Extract. Materials Chemistry and Physics, 242, 122483.
Rasouli Jamnani S., Milani Moghaddam H., Leonardi S.G., Donato N., Neri G. (2019). Synthesis and characterization of Sm2O3 nanorods for application as a novel CO gas sensor. Applied Surface Science, 487, 793-800.
Saadat Niavol S., Milani Moghaddam H., Bagheri Khatibani A., Hashemi Karouei S.F., Hermerschmidt F., Ligorio G., List-Kratochvil E. J. W. (2022). Enhancing both methylene blue photocatalytic degradation and ethanol sensing performances of ZnO/rGO nanocomposite through the variation of GO amount, Applied Physics A, 128, 733.
Shiralizadeh Dezfuli A., Ganjali M. R., Naderi H. R. (2017). Anchoring Samarium Oxide Nanoparticles on Reduced Graphene Oxide for High-Performance Supercapacitor. Applied Surface Science, 402, 245-253.
Zhou L., Gu Z., Liu X., Yin W., Tian G., Yan L., Jin S., Ren W., Xing G., Li W., Chang X., Hu Z. and Zhao Y. (2012). Size-tunable synthesis of lanthanide-doped Gd2O3 nanoparticles and their applications for optical and magnetic resonance imaging. Journal of Materials Chemistry, 22, 966-974.