Hydrothermal synthesis, morphology, magnetic properties and self-assembly of hierarchical α-Fe2O3 (hematite) mushroom-, cube- and sphere-like superstructures
Source abstract
Abstract
Abstract We report on glycine-free and glycine-assisted hydrothermal synthesis of microsized superstructures composed of self-assembled hematite nanoparticles. An X-ray powder diffraction measurements of the samples confirm good crystallization of the hematite nanoparticles with hydrothermal reaction time-dependent crystallite sizes in a range from ∼15 nm (45 h) to ∼26 nm (90 h). The FTIR and Raman spectroscopy confirm hematite structure, whereas TEM measurements reveal nanoparticle sub-units (subparticles). The computational analyses of particle shape show that the addition of glycine surfactant in hydrothermal reaction leads to more spherical shape of hematite hierarchical structures and smaller sizes. We found strong coercivity increases (up to ∼3 times) in the samples synthesized in the presence of glycine. The coercivity values from HC = 1305 Oe (mushroom-like shape synthesized by glycine-free hydrothermal reaction) to HC = 3725 Oe (sphere-like shape synthesized by glycine-assisted hydrothermal reaction) were obtained at 300 K. These results and their comparison with other described in the literature (e.g. bulk, wires, urchin-like, rods, tubes, plates, star-like, dendrites, platelets, irregular, nanocolumns, spindles, disks hematites, etc.) reveal that the hematite superstructures possess good magnetic properties. We propose that the glycine, oriented subparticles, exchange and dipole-dipole interactions may play an important role in the development of magnetic properties.
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Research context
OpenAlex topics: Iron oxide chemistry and applications · Magnetic Properties and Synthesis of Ferrites · Clay minerals and soil interactions
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
References (100+)
Show source-provided references
1. Isa · Mater. Res. Exp. · 2016 · 3
2. Iacob · RSC Adv. · 2015 · 5 · 6256310.1039/C5RA10469F ↗
3. Karimzadeh · J. Magn. Magn. Mater. · 2016 · 416 · 8110.1016/j.jmmm.2016.05.015 ↗
4. Karimzadeh · Mater. Lett. · 2016 · 179 · 510.1016/j.matlet.2016.05.048 ↗
5. Karimzadeh · Mater. Lett. · 2017 · 189 · 29010.1016/j.matlet.2016.12.010 ↗
6. Zeleňáková · J. Alloy. Compd. · 2014 · 582 · 48310.1016/j.jallcom.2013.07.188 ↗
7. Zeleňák · J. Porous Mater. · 2016 · 23 · 163310.1007/s10934-016-0224-x ↗
8. Kopanja · Appl. Surf. Sci. · 2016 · 362 · 38010.1016/j.apsusc.2015.11.238 ↗
9. Pinakidou · Appl. Surf. Sci. · 2016 · 360 · 108010.1016/j.apsusc.2015.11.063 ↗
10. Zhu · J. Mater. Sci. · 2017 · 52 · 1271710.1007/s10853-017-1383-0 ↗
11. Chen · J. Alloy. Compd. · 2017 · 705 · 13810.1016/j.jallcom.2017.01.118 ↗
12. Jesus · Ceram. Int. · 2018 · 44 · 358510.1016/j.ceramint.2017.11.068 ↗
13. You · Colloids Surfaces B: Biointerf. · 2016 · 141 · 53710.1016/j.colsurfb.2016.01.062 ↗
14. Gholoobi · J. Mol. Struct. · 2017 · 1141 · 59410.1016/j.molstruc.2017.04.024 ↗
15. Yury · Mater. Res. Exp. · 2017 · 4 · 03503110.1088/2053-1591/4/3/035031 ↗
16. Davis · Langmuir · 2016 · 32 · 1371610.1021/acs.langmuir.6b03644 ↗
17. Baskakov · Appl. Surf. Sci. · 2017 · 422 · 63810.1016/j.apsusc.2017.06.029 ↗
18. Hong · Appl. Surf. Sci. · 2018 · 427 · 118910.1016/j.apsusc.2017.08.201 ↗
19. Meng · J. Alloy. Compd. · 2017 · 722 · 810.1016/j.jallcom.2017.06.077 ↗
20. Rufus · RSC Adv. · 2016 · 6 · 9420610.1039/C6RA20240C ↗
21. Hao · J. Colloid Interf. Sci. · 2016 · 462 · 31510.1016/j.jcis.2015.10.012 ↗
22. Tadic · Appl. Surf. Sci. · 2017 · 403 · 62810.1016/j.apsusc.2017.01.115 ↗
23. Rajesh · RSC Adv. · 2016 · 6 · 293510.1039/C5RA20718E ↗
24. Krehula · J. Alloy. Compd. · 2017 · 695 · 190010.1016/j.jallcom.2016.11.022 ↗
25. Demirci · J. Hazard. Mater. · 2018 · 345 · 2710.1016/j.jhazmat.2017.11.009 ↗
26. Nag · Mater. Res. Bull. · 2016 · 74 · 10910.1016/j.materresbull.2015.10.017 ↗
27. Satheesh · J. Phys. Chem. Solids · 2016 · 98 · 24710.1016/j.jpcs.2016.07.020 ↗
28. Kondrashova · Russ. J. Appl. Chem. · 2016 · 89 · 196010.1134/S1070427216120065 ↗
29. Batygina · Russ. J. Appl. Chem. · 2016 · 89 · 176310.1134/S1070427216110057 ↗
30. Brázda · Cryst. Growth Des. · 2014 · 14 · 103910.1021/cg4015114 ↗
31. Carraro · CrystEngComm · 2013 · 15 · 103910.1039/C2CE26821C ↗
32. Anil · Nanotechnology · 2007 · 18
33. García-Muñoz · Chem. Mater. · 2017 · 29 · 970510.1021/acs.chemmater.7b03417 ↗
34. Yakushkin · J. Supercond. Novel Magn. · 2018 · 31 · 120910.1007/s10948-017-4307-y ↗
35. Wang · Ceram. Int. · 2017 · 43 · 1648210.1016/j.ceramint.2017.09.031 ↗
36. Influence of oxygen concentration on plasma dynamic synthesis product in Fe-O system10.4028/www.scientific.net/SSP.265.652 ↗
37. Maccato · Appl. Surf. Sci. · 2018 · 427 · 89010.1016/j.apsusc.2017.09.015 ↗
38. López-Sánchez · J. Phys.: Condens. Matter. · 2017 · 29 · 485701
39. López-Sánchez · Chem. Mater. · 2016 · 28 · 51110.1021/acs.chemmater.5b03566 ↗
40. Sivkov · J. Magn. Magn. Mater. · 2016 · 405 · 15810.1016/j.jmmm.2015.12.072 ↗
41. Yakushkin · J. Struct. Chem. · 2013 · 54 · 87610.1134/S0022476613050065 ↗
42. Tadic · Nanoscale · 2017 · 9 · 1057910.1039/C7NR03639F ↗
43. Bukhtiyarova · J. Nanopart. Res. · 2011 · 13 · 552710.1007/s11051-011-0542-5 ↗
44. Zhu · J. Magn. Magn. Mater. · 2017 · 426 · 11410.1016/j.jmmm.2016.11.063 ↗
45. Yoshikiyo · J. Appl. Phys. · 2014 · 11510.1063/1.4870168 ↗
46. Sawada · Mater. Lett. · 2014 · 115 · 19810.1016/j.matlet.2013.10.015 ↗
47. Su · Mater. Res. Bull. · 2016 · 84 · 44510.1016/j.materresbull.2016.08.036 ↗
48. Wu · Nanoscale · 2016 · 8 · 1942110.1039/C6NR07542H ↗
49. Sood · Mater. Sci. Eng., C · 2017 · 80 · 27410.1016/j.msec.2017.05.079 ↗
50. Karthi · Mater. Chem. Phys. · 2017 · 193 · 35610.1016/j.matchemphys.2017.02.047 ↗
51. Casula · PCCP · 2016 · 18 · 1684810.1039/C6CP02094A ↗
52. Patra · Nanoscale · 2016 · 8 · 36510.1039/C5NR06509G ↗
53. Mou · CrystEngComm · 2012 · 14 · 510710.1039/c2ce25109d ↗
54. Ruan · J. Mater. Chem. A · 2015 · 3 · 459510.1039/C4TA06491G ↗
55. Berendjchi · Appl. Surf. Sci. · 2016 · 367 · 3610.1016/j.apsusc.2016.01.152 ↗
56. Sun · Nanoscale · 2015 · 7 · 941610.1039/C5NR01790D ↗
57. Hua · Appl. Surf. Sci. · 2017 · 405 · 40510.1016/j.apsusc.2017.01.301 ↗
58. Cho · Nanoscale · 2015 · 7 · 836110.1039/C5NR01391G ↗
59. Tian · Appl. Surf. Sci. · 2015 · 353 · 117010.1016/j.apsusc.2015.07.041 ↗
60. Qi · Nanoscale · 2014 · 6 · 318210.1039/C3NR05429B ↗
61. Wang · Nanoscale · 2015 · 7 · 1009410.1039/C5NR01493J ↗
62. Subramanian · Appl. Surf. Sci. · 2018 · 427 · 120310.1016/j.apsusc.2017.09.042 ↗
63. Mejías · Biomaterials · 2011 · 32 · 293810.1016/j.biomaterials.2011.01.008 ↗
64. Maier-Hauff · J. Neuro-Oncol. · 2011 · 103 · 31710.1007/s11060-010-0389-0 ↗
65. Shin · Chem. Soc. Rev. · 2015 · 44 · 450110.1039/C4CS00345D ↗
66. Abdul Rashid · CrystEngComm · 2016 · 18 · 472010.1039/C6CE00573J ↗
67. Teja · Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. · 2009 · 55 · 2210.1016/j.pcrysgrow.2008.08.003 ↗
68. Xu · J. Appl. Phys. · 2015 · 117
69. Xia · Adv. Funct. Mater. · 2015 · 25 · 62710.1002/adfm.201403554 ↗
70. Tomaszewska · Appl. Surf. Sci. · 2016 · 366 · 52910.1016/j.apsusc.2016.01.044 ↗
71. Cao · Angew. Chem. Int. Ed. · 2005 · 44 · 419710.1002/anie.200500448 ↗
72. Basnet · ACS Appl. Mater. Interf. · 2013 · 5 · 208510.1021/am303017c ↗
73. Lian · Solid State Commun. · 2004 · 129 · 48510.1016/j.ssc.2003.11.043 ↗
74. Jia · Appl. Surf. Sci. · 2013 · 264 · 25510.1016/j.apsusc.2012.09.179 ↗
75. Mushove · Ind. Eng. Chem. Res. · 2015 · 54 · 428510.1021/ie504585q ↗
76. Jia · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1696810.1021/ja805152t ↗
77. Rajendran · J. Alloy. Compd. · 2014 · 608 · 20710.1016/j.jallcom.2014.04.105 ↗
78. Su · Appl. Surf. Sci. · 2011 · 257 · 901410.1016/j.apsusc.2011.05.091 ↗
79. Wang · New J. Chem. · 2014 · 38 · 4610.1039/C3NJ01060K ↗
80. Wang · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 946610.1039/c2jm31108a ↗
81. Biju · Chem. Phys. Lett. · 2014 · 610 · 10310.1016/j.cplett.2014.07.024 ↗
82. Yin · J. Alloy. Compd. · 2011 · 509 · 982110.1016/j.jallcom.2011.08.048 ↗
83. Chaudhari · Electrochim. Acta · 2013 · 114 · 6010.1016/j.electacta.2013.09.169 ↗
84. Chen · Anal. Chim. Acta · 2010 · 659 · 26610.1016/j.aca.2009.11.040 ↗
85. Jayanthi · Mater. Chem. Phys. · 2015 · 162 · 31610.1016/j.matchemphys.2015.05.073 ↗
86. Xu · J. Alloy. Compd. · 2015 · 629 · 3610.1016/j.jallcom.2014.11.140 ↗
87. Long · J. Electron. Mater. · 2017 · 46 · 330110.1007/s11664-017-5360-9 ↗
88. Gan · RSC Adv. · 2012 · 2 · 868110.1039/c2ra20540h ↗
89. Lee · Cryst. Growth Des. · 2017 · 17 · 449610.1021/acs.cgd.7b00547 ↗
90. Hill · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 489110.1021/cm800009s ↗
91. An · Powder Technol. · 2012 · 217 · 27410.1016/j.powtec.2011.10.038 ↗
92. Anila · J. Mater. Sci.: Mater. Electron. · 2017 · 28 · 18497
93. Li · CrystEngComm · 2017 · 19 · 192610.1039/C7CE00035A ↗
94. Žunić · Pattern Recogn. · 2010 · 43 · 4710.1016/j.patcog.2009.06.017 ↗
95. Kopanja · Ceram. Int. · 2016 · 42 · 1097610.1016/j.ceramint.2016.03.235 ↗
96. Zunic · J. Electron. Imaging · 2014 · 2310.1117/1.JEI.23.2.029701 ↗
97. Žunić · 2008 · 94
98. Žunić · Appl. Math. Comput. · 2014 · 226 · 406
99. Kopanja · Histochem. Cell Biol. · 2018
100. Li · Small · 2016 · 12 · 598110.1002/smll.201602272 ↗