Перейти на головну сторінку журналу
збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Рік 2025 Том 23, Випуск 2
Українська English
Отримати статтю →
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2025

 / 

том 23 / 

випуск 2

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Kenza ALMI, Said LAKEL, Maria Nor Elyakin BOUMEZRAG, and Hanna TOUHAMI

Laboratory of Metallic and Semiconducting Materials, University of Biskra, Biskra, Algeria

Synthesis and Characterization of CuO Nanoparticles: Effect of Rapid Thermal Annealing

523–538 (2025)

PACS numbers: 61.05.cp, 61.46.Df, 68.37.Hk, 78.30.Hv, 78.67.Bf, 81.07.Dc, 81.40.Ef

Ця робота є порівняльним дослідженням впливу двох різних методів відпалювання на властивості наночастинок оксиду Купруму (CuO). Пізніше їх було синтезовано методом прямого осадження. Було протестовано два методи відпалювання: швидке термічне відпалювання (ШТВ) та повільне термічне відпалювання (ПТВ). Підготовлені зразки відпалювали на повітрі за різних температур у 300, 400, 500C упродовж 1 години. Потім їх характеризували за допомогою сканувальної електронної мікроскопії (SEM), рентґенівської дифракції (XRD), УФ-оптичної спектроскопії та інфрачервоної спектроскопії з Фур’є-перетвором (FT-IR). Основні результати показали збільшення розміру зерен за обома методами з підвищенням температури відпалу. Він сягає 30,93 нм із ШТВ і 26,75 нм із ПТВ за 500C. Рентґенівські дифракційні спектри показали у випадку ШТВ за 500C значне зменшення інтенсивних піків, що відповідають орієнтаціям (002) й (111). Цей результат показав, що понад 400C одна година ШТВ не підходить для підвищення кристалічности наночастинок CuO порівняно з ПТВ. Оптична аналіза показала, що енергія оптичної забороненої зони за ПТВ вища, ніж за ШТВ. Вона сягає 2,88 еВ за 500C з використанням ШТВ, що близько до значення забороненої зони CuO в діяпазоні 1,8–2,8 еВ. Результати FT-IR показали для обох методів наявність характерних піків від зв’язків Cu–O у моноклінній структурі CuO без будь-яких слідів структури Cu2O. Тим не менш, зразки, піддані ШТВ протягом однієї години, більш схильні до поглинання частинок зі зв’язками C=O, ніж зразки, піддані ПТВ. Отже, ШТВ за 500C є далеким від утворення наночастинок CuO з бажаними характеристиками. Є потреба у подальших досліджень для вивчення відпалу за вищої температури з контролем часу відпалювання.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: методи відпалювання, оксид Купруму, наночастинки, методи синтези наночастинок, швидке термічне відпалювання


REFERENCES
  1. Ibrahim Khan, Khalid Saeed, and Idrees Khan, Arabian Journal of Chemistry, 12, No. 7: 908 (2019); https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.05.011
  2. S. Rehman, A. Mumtaz, and S. K. Hasanain, Journal of Nanoparticle Research, 13: 2497 (2011); http://dx.doi.org/10.1007/s11051-010-0143-8
  3. S. Neeleshwar, C. L. Chen, C. B. Tsai, Y. Y. Chen, C. C. Chen, S. G. Shyu, and M. S. Seehra, Physical Review B, 71, Iss. 20: 201307 (2005); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.201307
  4. S. Anandan, G. J. Lee, and J. J. Wu, Ultrasonics Sonochemistry, 19, Iss. 3: 682 (2012); https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2011.08.009
  5. Y. P. Sukhorukov, B. A. Gizhevskii, E. V. Mostovshchikova, A. Ye. Yermakov, S. N. Tugushev, and E. A. Kozlov, Technical Physics Letters, 32: 132 (2006); https://doi.org/10.1134/S1063785006020131
  6. H. Zhang and M. Zhang, Materials Chemistry and Physics, 108, Iss. 2–3: 184 (2008); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2007.10.005
  7. H. S. Devi and T. D. Singh, Advances in Electronics and Electrical Engineering, 4, Iss. 1: 83 (2014).
  8. J. Zhu, D. Li, H. Chen, X. Yang, L. Lu, and X. Wang, Materials Letters, 58, Iss. 26: 3324 (2004); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.06.031
  9. P. Mallick and S. Sahu, Nanoscience and Nanotechnology, 2, Iss. 3: 71 (2012); https://doi.org/10.5923/j.nn.20120203.05
  10. N. Touka, D. Tabli, K. Badari et al., Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 21, Iss. 12: 698 (2019).
  11. N. A. Raship, M. Z. Sahdan, F. Adriyanto, M. F. Nurfazliana, and A. S. Bakri, AIP Conference Proceedings, 1788, Iss. 1: 030121 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4968374
  12. N. Serin, T. Serin, Ş. Horzum, and Y. Çelik, Semiconductor Science and Technology, 20, Iss. 5: 398 (2005); https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/5/012
  13. S. Masudy-Panah, R. S. Moakhar, C. S. Chua, A. Kushwaha, T. I. Wong, and G. K. Dalapati, RSC Advances, 6, Iss. 35: 29383 (2016); https://doi.org/10.1039/C6RA03383K
  14. R. Gottesman, A. Song, I. Levine, M. Krause, A. N. Islam, D. Abou-Ras, T. Dittrich, R. van de Krol, and A. Chemseddine, Advanced Functional Materials, 30, Iss. 21: 1910832 (2020); https://doi.org/10.1002/adfm.201910832
  15. K. Bergum, H. N. Riise, S. Gorantla, P. F. Lindberg, I. J. T. Jensen, A. E. Gunnæs, A. Galeckas, S. Diplas, B. G. Svensson, and E. Monakhov, Journal of Physics: Condensed Matter, 30, Iss. 7: 075702 (2018); https://doi.org/10.1088/1361-648X/aaa5f4
  16. R. B. Vasiliev, M. N. Rumyantseva, N. V. Yakovlev, and A. M. Gaskov, Sensors and Actuators B: Chemical, 50, Iss. 3: 186 (1998); https://doi.org/10.1016/S0925-4005(98)00235-4
  17. T. Ishihara, M. Higuchi, T. Takagi, M. Ito, H. Nishiguchi, and Y. Takita, Journal of Materials Chemistry, 8, Iss. 9: 2037 (1998); https://doi.org/10.1039/A801595C
  18. Sylvester Lekoo Mammah, Fidelix Ekeoma Opara, Valentine Benjamin Omubo-Pepple, Joseph Effiom-Edem Ntibi, Sabastine Chukwuemeka Ezugwu, and Fabian Ifeanyichukwu Ezema, Natural Science, 5, Iss. 3: 389 (2013); https://doi.org/10.4236/ns.2013.53052
  19. H. Hashim, S. F. A. Samat, S. S. Shariffudin, and P. S. M. Saad, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 340, Iss. 1: 012008 (2018); https://doi.org/10.1088/1757-899X/340/1/012008
  20. D. Wojcieszak, A. Obstarczyk, E. Mańkowska, M. Mazur, D. Kaczmarek, K. Zakrzewska, P. Mazur, and J. Domaradzki, Materials Research Bulletin, 147: 111646 (2022); https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111646
  21. N. Al Armouzi, Gh. El Hallani, A. Liba, M. Zekraoui, H. S. Hilal, N. Kouider, and M. Mabrouki, Materials Research Express, 6, Iss. 11: 116405 (2019); https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab44f3
  22. U. Akgul, K. Yildiz, and Y. Atici, The European Physical Journal Plus, 131, Iss. 89: 1 (2016); https://doi.org/10.1140/epjp/i2016-16089-3
  23. G. Martínez-Saucedo, G. Torres-Delgado, J. Márquez-Marín, O. Zelaya-Ángel, and R. Castanedo-Pérez, Journal of Alloys and Compounds, 859: 157790 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157790
  24. L. Xiong, H. Xiao, S. Chen, Z. Chen, X. Yi, S. Wen, G. Zheng, Y. Ding, and H. Yu, RSC Advances, 4, Iss. 107: 62115 (2014); https://doi.org/10.1039/C4RA12406E
  25. Dongjing Liu, Weiguo Zhou, and Jiang Wu, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 94, Iss. 12: 2276 (2016); https://doi.org/10.1002/cjce.22613
  26. A. Maini and M. A. Shah, International Journal of Ceramic Engineering & Science, 3, Iss. 4: 192 (2021); https://doi.org/10.1002/ces2.10097
  27. M. B. Gawande, A. Goswami, F. X. Felpin, T. Asefa, X. Huang, R. Silva, X. Zou, R. Zboril, and R. S. Varma, Chemical Reviews, 116, Iss. 6: 3722 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00482
  28. Dongjing Liu, Weiguo Zhou, and Jiang Wu, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 94, Iss. 12: 2276 (2016); https://doi.org/10.1002/cjce.22613
  29. G. Eranna, B. C. Joshi, D. P. Runthala, and R. P. Gupta, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 29, Iss. 3–4: 111 (2004); https://doi.org/10.1080/10408430490888977
  30. P. Gao, Y. Chen, H. Lv, X. Li, Y. Wang, and Q. Zhang, International Journal of Hydrogen Energy, 34, Iss. 7: 3065 (2009); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.12.050
  31. T. I. Arbuzova, B. A. Gizhevskii, S. V. Naumov, A. V. Korolev, V. L. Arbuzov, K. V. Shal’nov, and A. P. Druzhkov, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 258: 342 (2003); https://doi.org/10.1016/S0304-8853(02)01052-1
  32. X. P. Gao, J. L. Bao, G. L. Pan, H. Y. Zhu, P. X. Huang, F. Wu, and D. Y. Song, The Journal of Physical Chemistry B, 108, Iss. 18: 5547 (2004); https://doi.org/10.1021/jp037075k
  33. P. P. C. Udani, P. V. D. S. Gunawardana, H. C. Lee, and D. H. Kim, International Journal of Hydrogen Energy, 34, Iss. 18: 7648 (2009); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.07.035
  34. A. Toolabia, M. R. Zareb, A. Rahmanic, E. Hoseinzadehd, M. Sarkhoshe, and M. Zaref, J. Basic. Appl. Sci. Res., 3, Iss. 2: 221 (2013).
  35. S. Jadhav, S. Gaikwad, M. Nimse, and A. Rajbhoj, Journal of Cluster Science, 22: 121 (2011); https://doi.org/10.1007/s10876-011-0349-7
  36. A. Rahim, Z. U. Rehman, S. Mir, N. Muhammad, F. Rehman, M. H. Nawaz, M. Yaqub, S. A. Siddiqi, and A. A. Chaudhry, Journal of Molecular Liquids, 248: 425 (2017); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.10.087
  37. D. Rehana, D. Mahendiran, R. S. Kumar, and A. K. Rahima, Biomedicine & Pharmacotherapy, 89: 1067 (2017); https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.02.101
  38. Sunday Adewale Akintelu, Aderonke Similoluwa Folorunso, Femi Adekunle Folorunso, and Abel Kolawole Oyebamiji, Heliyon, 6, Iss. 7: e04508 (2020); https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04508
  39. Y. Unutulmazsoy, C. Cancellieri, L. Lin, and L. P. H. Jeurgens, Applied Surface Science, 588: 152896 (2022); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152896
  40. T. T. Ha, B. T. Cong, P. N. Hai, N. Hoang, H. V. Chinh, B. T. Huong, N. T. Linh, B. T. Son, T. T. Q. Hoa, and T. N. Viet, VNU Journal of Science: Mathematics-Physics, 38, Iss. 2: 4642 (2022); https://doi.org/10.25073/2588-1124/vnumap.4642
  41. V. U. Siddiqui, A. Ansari, I. Khan, M. K. Akram, and W. A. Siddiqi, Materials Research Express, 6, Iss. 11: 115095 (2019); https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab4ace
  42. S. N. Khan, S. Ge, E. Gu, S. K. Karunakaran, W. Yang, R. Hong, Y. Mai, X. Lin, and G. Yang, Advanced Materials Interfaces, 8, Iss. 18: 2100971 (2021); https://doi.org/10.1002/admi.202100971
  43. Roland Mainz, B. C. Walker, S. S. Schmidt, O. Zander, A. Weber, H. Rodriguez-Alvarez, J. Just, M. Klaus, R. Agrawal, and T. Unold, Physical Chemistry Chemical Physics, 15, Iss. 41: 18281 (2013); https://doi.org/10.1039/C3CP53373E
  44. A. A. Baqer, K. A. Matori, N. M. Al-Hada, A. H. Shaari, H. M. Kamari, E. Saion, J. L. Y. Chyi, and C. Azurahanim Abdullah, Results in Physics, 9: 471 (2018); https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.02.079
  45. A. Rollett, F. J. Humphreys, G. S. Rohrer, and G. H. Hatherly, Recrystallization and Related Annealing Phenomena (Burlington: Elsevier Science: 2004), 658 p.
  46. Y. C. Lee, S. Y. Hu, W. Water, K. K. Tiong, Z. C. Feng, Y. T. Chen, J. C. Huang, J. W. Lee, C. C. Huang, J. L. Shen, and Mou-Hong Cheng, Journal of Luminescence, 129, Iss. 2: 148 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2008.09.003
  47. M. K. Puchert, P. Y. Timbrell, and R. N. Lamb, Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 14, Iss. 4: 2220 (1996); https://doi.org/10.1116/1.580050
  48. P. Cotterill and P. R. Mould, Recrystallization and Grain Growth in Metals (London: Surrey Univ. Press: 1976), 409 p.
  49. P. R. Rios, F. Siciliano Jr., H. R. Z. Sandim, R. L. Plaut, and A. F. Padilha, Materials Research, 8: 225 (2005); https://doi.org/10.1590/S1516-14392005000300002
  50. L. Zhou, S. Wang, H. Ma, S. Ma, D. Xu, and Y. Guo, Chemical Engineering Research and Design, 98: 36 (2015); https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.04.004
  51. D. Z. Voyiadjis, D. Faghihi, and Y. Zhang, International Journal of Solids and Structures, 51, Iss. 10: 1872 (2014); https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2014.01.020
  52. N. Ghobadi, International Nano Letters, 3, Iss. 1: 2 (2013); https://doi.org/10.1186/2228-5326-3-2
  53. J. M. Aguirre, A. Gutiérrez, and O. Giraldo, Journal of the Brazilian Chemical Society, 22: 546 (2011); https://doi.org/10.1590/S0103-50532011000300019
  54. C. Henrist, K. Traina, C. Hubert, G. Toussaint, A. Rulmont, and R. Cloots, Journal of Crystal Growth, 254, Iss. 1–2: 176 (2003); https://doi.org/10.1016/S0022-0248(03)01145-X
  55. J. Liu, X. Huang, Y. Li, K. M. Sulieman, X. He, and F. Sun, Journal of Materials Chemistry, 16, Iss. 45: 4427 (2006); https://doi.org/10.1039/C6DT04500F
  56. F. A. Akgul, G. Akgul, N. Yildirim, H. E. Unalan, and R. Turan, Materials Chemistry and Physics, 147, Iss. 3: 987 (2014); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.06.047
Creative Commons License
Ця стаття ліцензована за Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License
©2003 НАНОСИСТЕМИ, НАНОМАТЕРІАЛИ, НАНОТЕХНОЛОГІЇ Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України.
E-mail: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача