(Ni2+ 및 Fe3+)의 몰비가 삼원 금속 산화물 CdO의 자기적, 광학적 및 항균 특성에 미치는 영향

May 13, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9021(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 CdO-NiO-Fe2O3 나노복합체의 특성에 대한 (Ni2+ 및 Fe3+) 몰비의 영향을 조사했습니다. CdO-NiO-Fe2O3 나노복합체의 합성은 자기 연소에 의해 수행되었습니다. XRD, UV-Vis, PL 및 VSM은 재료의 물리적 특성을 설명하는 데 사용되었습니다. 결과는 항균 활성을 뒷받침하는 구조적 및 광학적 특성이 크게 향상되었음을 보여주었습니다. XRD 패턴에서 볼 수 있듯이 모든 샘플에서 입자 크기는 Ni2+ 함량이 증가하고 Fe3+ 함량이 감소함에 따라 28.96에서 24.95 nm로 감소했으며, 이는 입방 CdO, 입방 NiO 및 입방 γ-Fe2O3 스피넬의 결정 구조도 보여줍니다. CdO-NiO-Fe2O3 나노복합체의 Ni2+ 및 Fe3+ 함량도 강자성 특성을 향상시키는 것으로 나타났습니다. Fe2O3와 NiO 사이의 상당한 결합으로 인해 샘플의 보자력 Hc 값은 66.4에서 266 Oe로 증가합니다. 항균 활성에 대한 나노복합체의 잠재력은 그람 양성(Staphylococcus aureus) 및 그람 음성(Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli 및 Moraxella catarrhalis) 박테리아에 대해 조사되었습니다. P. aeruginosa를 E. coli, S. aureus 및 M. catarrhalis와 비교한 결과, ZOI가 25mm로 더 강한 항균 활성을 나타냈습니다.

나노물질의 합성은 현재 나노기술 연구 분야의 핵심이며, 이는 전기화학, 생물의학, 촉매작용, 화장품, 전자공학, 광학 및 광학 장치, 에너지 과학, 기계, 식품 기술, 의료, 센서, 섬유 기술, 우주 기술 및 의약품1,2,3,4,5,6,7,8.

CdO는 압전 특성과 다결정 특성을 지닌 잘 알려진 n형 반도체입니다4,9. 결과적으로, 산화 카드뮴 나노 입자(CdO NP)는 광전지, 포토다이오드, 투명 전극, 가스 센서, 적외선 감지기, 액정 디스플레이, 반사 방지 코팅 및 태양 전지를 포함한 다양한 응용 분야에 광범위하게 사용됩니다. CdO는 가시광선을 흡수하는 능력과 높은 캐리어 이동성으로 인해 광촉매 응용 분야에 탁월한 광촉매입니다. 특이한 물리화학적 특성으로 인해 CdO NP는 말라리아, 박테리아, 결핵 및 암에 효과적입니다4,9,16.

친환경 반도체 산화물 소재인 Fe2O3는 바이오의약품, 촉매, 배터리 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 응용 분야 외에도 Fe2O3는 다양한 기술 응용 분야에서 유망한 후보입니다17. Fe2O3는 약물 전달, 유기 불순물 제거 및 MRI 이미징과 같은 응용 분야에 대한 가능성을 보여주었습니다18,19. 높은 표면 대 부피 비율로 인해 나노미터 크기의 Fe2O3는 변형된 특성을 나타냅니다20,21. 초상자성 특성, 무독성 및 생체 적합성으로 인해 점점 인기가 높아지고 있습니다. 촉매 물질, 흡수제, 자기 기록 장치, 이온 교환기, 가스 센서 및 기타 응용 분야로 유망합니다. 산화철은 세계에서 가장 안정적이고 환경 친화적인 산화물입니다22,23,24.

NiO는 극성 표면 물질과 반응할 때 다양한 특성을 갖는 가장 중요한 전이 금속 산화물 중 하나이며 우수한 화학적 및 열적 안정성, 항균 활성, 환경 친화성 및 산업적 용도로 인해 다양한 응용 분야에 사용됩니다25.

개별 금속 산화물의 기능은 이를 혁신적인 나노복합체로 결합하여 크게 향상되었으며, 광촉매, 전기 및 광전자공학, 생물학 분야에 적용할 수 있는 새로운 가능성을 열었습니다.

광촉매 및 항균 특성을 위한 CdO-NiO-ZnO 나노복합체의 합성은 Karthik et al. 테스트된 식인성 병원균과 함께 나노복합체는 강력한 항균 활성을 나타냈습니다27. Karthiket al. CdO-NiO 나노복합체를 보고했다. 이 복합재는 식인성 병원균에 대해 상당한 항균 활성을 보여주었습니다28. Tusharet al. 코어 쉘29에서 α-Fe2O3-ZnO의 항균 활성을 보고했습니다. Balamuruganet al. 광촉매 및 자기 특성을 위한 CdO-Al2O3-NiO 나노복합체의 제조를 보고했습니다. 복합재는 약한 페리자성 어셈블리를 나타내어 자기 응용 분야에 적합합니다. Gnanamoorthyet al. 항균 응용을 위한 rGO/ZnCo2O4 나노복합체 및 x-CuTiAP 나노구를 보고했습니다. 나노복합체는 항균 활성을 보였다31,32.