Synthesis and physicochemical properties of magnetic Fe3O4 particles doped with Gd(III)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Magnetic Fe3O4 nanoparticles were synthesized by alkaline precipitation of aqueous solutions of divalent and trivalent iron salts. Synthesis of Fe3−xGdxO4 nanoparticles (x = 0.05; 0.1) was performed by adding a calculated amount of Gd(NO3)3 6H2O to the initial solution of iron salt mixture. The phase composition and magnetic properties of the synthesized powders were investigated by X-ray phase analysis, Mössbauer spectroscopy on 57Fe isotope and magnetometry at temperatures T = 7, 20 and 300 K. The investigations confirmed the formation of nanoparticles of non-stehiometric Fe3−δO4 magnetite, as well as magnetite doped with Gd3+ ions. The correlation between the average diameter of nanoparticles of the initial Fe3−δO4 powder and doped Fe3−xGdxO4 powder and the salt used in the synthesis, as well as the concentration of Gd (x), respectively, was revealed.

About the authors

Y. D. Mitskevich

Belarusian State University

Email: fcfvvv12@gmail.com
Minsk, 220030 Belarus

M. M. Degtyarik

Research Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State University

Email: fcfvvv12@gmail.com
Minsk, 220030 Belarus

A. A. Kharchenko

Research Institute of Nuclear Problems of the Belarusian State University

Email: fcfvvv12@gmail.com
Minsk, 220030 Belarus

M. V. Bushinsky

Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Materials Science

Email: fcfvvv12@gmail.com
Minsk, 220072 Belarus

J. A. Fedotova

Research Institute of Nuclear Problems of the Belarusian State University

Author for correspondence.
Email: fcfvvv12@gmail.com
Minsk, 220030 Belarus

References

  1. Yasemian A.R., Almasi Kashi M., Ramazani A. // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 230. P. 9. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.03.032
  2. Koli R.R., Phadatare M.R., Sinha B.B. et al. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2019. V. 95. P. 357. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2018.07.039
  3. Sharma K.S., Ningthoujam R.S., Dubey A.K. et al. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 14766. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32934-w
  4. Budnyk A.P., Lastovina T.A., Bugaev A.L. et al. // J. Spectr. 2018. P. 1412563. https://doi.org/10.1155/2018/1412563
  5. Araújo R., Castro A.C.M., Fiúza A. // Mater. Today Proc. 2015. V. 2. P. 315. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.04.055
  6. Jiang B., Lian L., Xing Y. et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. P. 30863. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3095-7
  7. Bagbi Y., Sarswat A., Mohan D. et al. // Sci. Rep. 2017. V. 7. №1. P. 7672. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03380-x
  8. Li H.Q., Liu F., Zhang B.J. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 11. P. 1681. https://doi.org/10.1134/S0036023623601216
  9. Mojtahedi M.M., Abaee M.S., Rajabi A. et al. // J. Mol. Catal. Chem. 2012. V. 361. P. 68. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2012.05.004
  10. Zhang H., Malik V., Mallapragada S. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 423. P. 386. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.005
  11. Jesus A.C.B., Silva T.R., Almeida R.V. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 8. P. 11149. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.135
  12. Xu R., Zhang J., Liu Y. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. № 33. P. 36917. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c09952
  13. Zhang G., Zhang L., Si Y. et al. // Chem. Eng. J. 2020. V. 388. P. 124269. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124269
  14. Li J., Li X., Gong S. et al. // Nano Lett. 2020. V. 20. № 7. P. 4842. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00817
  15. Peng H., Cui B., Wang Y. // Mater. Res. Bull. 2013. V. 48. № 5. P. 1767. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.01.001
  16. Kahil H., Faramawy A., El-Sayed H. et al. // Crystals. 2021. V. 11. № 10. P. 1153. https://doi.org/10.3390/cryst11101153
  17. Palihawadana-Arachchige M., Naik V.M., Vaishnava P.P. et al. / Nanostructured Materials – Fabrication to Applications. BoD: Books on Demand (2017). https://doi.org/10.5772/intechopen.68219
  18. Jain R., Luthra V., Arora M. et al. // Adv. Sci. Eng. Med. 2019. V. 11. № 1–2. P. 88. https://doi.org/10.1166/asem.2019.2313
  19. Dhillon G., Kumar P., Sharma R. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2021. V. 32. № 17. P. 22387. https://doi.org/10.1007/s10854-021-06725-5
  20. Janani V., Induja S., Jaison D. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 22. P. 31399. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.015
  21. Massart R. // IEEE Trans. Magn. 1981. V. 17. № 2. P. 1247. https://doi.org/10.1109/TMAG.1981.1061188
  22. Zhu N., Ji H., Yu P. et al. // Nanomaterials. 2018. V. 8. № 10. P. 810. https://doi.org/10.3390/nano8100810
  23. Lagarec K., Rancourt D.G. // Recoil-Mössbauer spectral analysis software for Windows. University of Ottawa, Ottawa, ON 43 (1998).
  24. Rancourt D.G., Ping J.Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 1991. V. 58. № 1. P. 85. https://doi.org/10.1016/0168-583X(91)95681-3
  25. Powder Diffraction File (PDF). The International Centre for Diffraction Data.
  26. Williamson G.K., Hall W.H. // Acta Metall. 1953. V. 1. № 1. P. 22. https://doi.org/10.1016/0001-6160(53)90006-6
  27. Johnson C.E., Johnson J.A., Hah H.Y. et al. // Hyperfine Interact. 2016. V. 237. P. 1. https://doi.org/10.1007/s10751-016-1277-6
  28. Kuchma E., Kubrin S., Soldatov A. // Biomedicines. 2018. V. 6. № 3. P. 78. https://doi.org/10.3390/biomedicines6030078
  29. Winsett J., Moilanen A., Paudel K. et al. // SN Appl. Sci. 2019. V. 1. Р. 1. https://doi.org/10.1007/s42452-019-1699-2
  30. Панкратов Д.А., Анучина М.М., Спиридонов Ф.М. и др. // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 3. С. 393. https://doi.org/10.31857/S0023476120030248 Pankratov D.A., Anuchina M.M., Spiridonov F.M. et al. // Crystallogr. Rep. 2020. V. 65. № 3. P. 393. https://doi.org/10.1134/s1063774520030244
  31. Martinez-Boubeta C., Simeonidis K., Makridis A. et al. // Sci. Rep. 2013. V. 3. Р. 1652. https://doi.org/10.1038/srep01652
  32. Zhu W., Winterstein J., Maimon I. et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 27. P. 14854. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b02033
  33. Persson K. // Materials data on fe3o4 (sg: 227) by materials project. United States (2015). https://doi.org/10.17188/1194194

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».