Published December 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Mg1-xNixFe2-xCrxO4 synthesis via hydrothermal route: Effect of doping on the structural, optical, electrical, magnetic and photocatalytic properties

Creators

  • 1. Islamia University of Bahawalpur
  • 2. University of the Punjab
  • 3. Government College University, Faisalabad
  • 4. King Khalid University
  • 5. Princess Nourah bint Abdulrahman University
  • 6. University of Lahore
  • 7. University of Education
  • 8. University of Okara

Description

A pristine MgFe2O4 and a series of Ni and Cr substituted magnesium ferrite NPs have been fabricated via hydrothermal route. The influence of double ions substitution on MgFe2O4 was examined attributed to structural, optical, electrical, magnetic and photocatalytic properties. X-ray diffraction analysis revealed cubic geometry having fd3m space group with an average crystalline size in 25–33 nm. From hysteresis loop saturation polarization (Ps), coercivity and remanence polarization (Pr)was evaluated and found that the value of Ps and Pr were improved on increasing dopants content. VSM analysis confirms the ferromagnetic behavior of Mg1-xNixFe2-xCrxO4. Furthermore, the dielectric loss decreased by increasing frequency as well as the amount of dopant. UV–Vis absorption spectrum exhibited red-shift and band-gap energy reduced i.e., 2.58 to 2.29 eV. PCA study evaluated using crystal violet (CV) dye and Mg1-xNixFe2-xCrxO4 NPs exhibited higher efficiency and 97 % dye degradation was observed for Mg1-xNixFe2-xCrxO4 versus MgFe2O4 (59 %) under sunlight irradiation in 100 min. Moreover, the stability of NPs was confirmed through recycling experiment and Mg1-xNixFe2-xCrxO4 showed promising stability and reusability. Thus, the enhanced photocatalytic activity under solar light revealed its application for remediation of dyes in industrial waste under sunlight irradiation, it will make the process highly feasible.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تصنيع MgFe2O4 البكر وسلسلة من NPs من فيريت المغنيسيوم المستبدل بـ Ni و Cr عبر طريق حراري مائي. تم فحص تأثير استبدال الأيونات المزدوجة على MgFe2O4 ويعزى ذلك إلى الخصائص الهيكلية والبصرية والكهربائية والمغناطيسية والتحفيز الضوئي. كشف تحليل حيود الأشعة السينية عن هندسة مكعبة لها مجموعة مساحة fd3m بمتوسط حجم بلوري في 25–33 نانومتر. من استقطاب تشبع حلقة التباطؤ (Ps)، تم تقييم القسر واستقطاب البقايا (Pr) ووجدت أن قيمة Ps و Pr قد تحسنت على زيادة محتوى المنشطات. يؤكد تحليل VSM السلوك المغناطيسي الحديدي لـ Mg1 - xNixFe2 - xCrxO4. علاوة على ذلك، انخفض فقدان العازل الكهربائي عن طريق زيادة التردد وكذلك كمية مادة الإشابة. أظهر طيف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية إزاحة حمراء وطاقة فجوة نطاق منخفضة، أي من 2.58 إلى 2.29 فولت. أظهرت دراسة PCA التي تم تقييمها باستخدام صبغة الكريستال البنفسجي (CV) و Mg1 - xNixFe2 - xCrxO4 NPs كفاءة أعلى ولوحظ تدهور صبغة 97 ٪ لـ Mg1 - xNixFe2 - xCrxO4 مقابل MgFe2O4 (59 ٪) تحت أشعة الشمس في 100 دقيقة. علاوة على ذلك، تم تأكيد استقرار الجسيمات النانوية من خلال تجربة إعادة التدوير وأظهرت Mg1 - xNixFe2 - xCrxO4 استقرارًا واعدًا وقابلية لإعادة الاستخدام. وهكذا، كشف النشاط التحفيزي الضوئي المعزز تحت الضوء الشمسي عن تطبيقه لمعالجة الأصباغ في النفايات الصناعية تحت أشعة الشمس، مما سيجعل العملية مجدية للغاية.

Translated Description (French)

Un MgFe2O4 vierge et une série de NP de ferrite de magnésium substitués par Ni et Cr ont été fabriqués par voie hydrothermale. L'influence de la substitution d'ions doubles sur le MgFe2O4 a été examinée et attribuée aux propriétés structurales, optiques, électriques, magnétiques et photocatalytiques. L'analyse par diffraction des rayons X a révélé une géométrie cubique ayant un groupe d'espace fd3m avec une taille cristalline moyenne dans 25–33 nm. À partir de la polarisation de saturation de la boucle d'hystérésis (Ps), la polarisation de coercivité et de rémanence (Pr)a été évaluée et a révélé que la valeur de Ps et Pr était améliorée en augmentant la teneur en dopants. L'analyse VSM confirme le comportement ferromagnétique de Mg1-xNixFe2-xCrxO4. En outre, la perte diélectrique a diminué en augmentant la fréquence ainsi que la quantité de dopant. Le spectre d'absorption UV–Vis présentait un décalage vers le rouge et une énergie de bande interdite réduite, c'est-à-dire de 2,58 à 2,29 eV. L'étude PCA évaluée à l'aide d'un colorant cristal violet (CV) et de NP de Mg1-xNixFe2-xCrxO4 a montré une plus grande efficacité et une dégradation du colorant de 97 % a été observée pour Mg1-xNixFe2-xCrxO4 par rapport à MgFe2O4 (59 %) sous irradiation solaire en 100 min. De plus, la stabilité des NP a été confirmée par une expérience de recyclage et Mg1-xNixFe2-xCrxO4 a montré une stabilité et une réutilisation prometteuses. Ainsi, l'activité photocatalytique accrue sous la lumière solaire a révélé son application pour la réhabilitation des colorants dans les déchets industriels sous irradiation solaire, elle rendra le procédé hautement réalisable.

Translated Description (Spanish)

Se han fabricado un MgFe2O4 prístino y una serie de NP de ferrita de magnesio sustituida con Ni y Cr por vía hidrotermal. Se examinó la influencia de la sustitución de iones dobles en MgFe2O4 atribuida a las propiedades estructurales, ópticas, eléctricas, magnéticas y fotocatalíticas. El análisis de difracción de rayos X reveló una geometría cúbica que tiene un grupo espacial fd3m con un tamaño cristalino medio en 25–33 nm. A partir de la polarización de saturación del bucle de histéresis (Ps), se evaluó la coercitividad y la polarización de remanencia (Pr) y se encontró que el valor de Ps y Pr mejoraron al aumentar el contenido de dopantes. El análisis VSM confirma el comportamiento ferromagnético de Mg1-xNixFe2-xCrxO4. Además, la pérdida dieléctrica disminuyó al aumentar la frecuencia y la cantidad de dopante. El espectro de absorción UV–Vis exhibió desplazamiento al rojo y energía de banda prohibida reducida, es decir, 2.58 a 2.29 eV. El estudio de PCA evaluado con colorante violeta cristal (CV) y Mg1-xNixFe2-xCrxO4 NP mostró una mayor eficiencia y se observó una degradación del colorante del 97 % para Mg1-xNixFe2-xCrxO4 frente a MgFe2O4 (59 %) bajo irradiación solar en 100 min. Además, la estabilidad de las NP se confirmó a través del experimento de reciclaje y Mg1-xNixFe2-xCrxO4 mostró una estabilidad y reutilización prometedoras. Por lo tanto, la actividad fotocatalítica mejorada bajo luz solar reveló su aplicación para la remediación de colorantes en residuos industriales bajo irradiación solar, lo que hará que el proceso sea altamente factible.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تخليق Mg1 - xNixFe2 - xCrxO4 عبر المسار الحراري المائي: تأثير المنشطات على الخصائص الهيكلية والبصرية والكهربائية والمغناطيسية والتحفيز الضوئي
Translated title (French)
Synthèse Mg1-xNixFe2-xCrxO4 par voie hydrothermale : Effet du dopage sur les propriétés structurales, optiques, électriques, magnétiques et photocatalytiques
Translated title (Spanish)
Síntesis de Mg1-xNixFe2-xCrxO4 por vía hidrotérmica: Efecto del dopaje sobre las propiedades estructurales, ópticas, eléctricas, magnéticas y fotocatalíticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4306734921
DOI
10.1016/j.rinp.2022.106059

Is supplement to
https://openalex.org/W4389537601 (Other)
https://openalex.org/W4235236354 (Other)
https://openalex.org/W3212040362 (Other)
https://openalex.org/W2922451025 (Other)
https://openalex.org/W2898182212 (Other)
https://openalex.org/W2089340480 (Other)
https://openalex.org/W2057087708 (Other)
https://openalex.org/W2053258930 (Other)
https://openalex.org/W2007428746 (Other)
https://openalex.org/W1504659417 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1962722119
  • https://openalex.org/W2005641376
  • https://openalex.org/W2022656764
  • https://openalex.org/W2030095763
  • https://openalex.org/W2034014357
  • https://openalex.org/W2035534563
  • https://openalex.org/W2049771165
  • https://openalex.org/W2056641820
  • https://openalex.org/W2066733878
  • https://openalex.org/W2278375479
  • https://openalex.org/W2406449090
  • https://openalex.org/W2410451769
  • https://openalex.org/W2628400045
  • https://openalex.org/W2735586378
  • https://openalex.org/W2782312393
  • https://openalex.org/W2789566225
  • https://openalex.org/W2790654036
  • https://openalex.org/W2809519749
  • https://openalex.org/W2899870179
  • https://openalex.org/W2911846286
  • https://openalex.org/W2917488264
  • https://openalex.org/W2922231082
  • https://openalex.org/W2950251251
  • https://openalex.org/W2971404488
  • https://openalex.org/W3000955673
  • https://openalex.org/W3082539814
  • https://openalex.org/W3096975172
  • https://openalex.org/W3165234526
  • https://openalex.org/W3176628424
  • https://openalex.org/W3198825923
  • https://openalex.org/W3205085749
  • https://openalex.org/W3209443442
  • https://openalex.org/W3209477774
  • https://openalex.org/W3211185180
  • https://openalex.org/W3216999644
  • https://openalex.org/W4213412622
  • https://openalex.org/W4220683685
  • https://openalex.org/W4221069382
  • https://openalex.org/W4245257836
  • https://openalex.org/W4287248624
  • https://openalex.org/W4289528826
  • https://openalex.org/W4291002570
  • https://openalex.org/W4306252177
  • https://openalex.org/W794048271