Synthesis, structural characterization and optical properties of magnesium pyroborate nanoparticles

Bu çalışmada, saf Mg2B2O5, farklı türdeki organik yakıtlar (karbohidrazid, sitrik asit, glisin, HMDA, HMTA, tartarik asit ve üre) kullanılarak Çözeltide Yanma Sentez (SCS) yöntemi kullanılarak başarılı bir şekilde sentezlendi. Hazırlanan ürünlerin yapısal ve optik özellikleri karşılaştırmalı olarak, Kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-Işını Tozu Kırınımı (PXRD), ve Ultra Violet-Görünür spektroskopisi (UV-VIS) teknikleri ile karakterize edildi. Hazırlık sürecinde, başlangıç materyali olarak Mg(NO3)2.6H2O, %5 fazla H3BO3 ve organik yakıt kullanılmıştır. Yakıtların ve sıcaklığın ürünler üzerindeki etkileri XRD ile incelenmiştir. Düşük sıcaklıklarda (400-800°C arası), karbohidrazid yakıtı ile elde edilen ürün hariç, Mg2B2O5'in monoklinik faz ile sonuçlandığı görülmüştür. 900°C'de ise Mg2B2O5'in monoklinik fazdan triklinik faza dönüşümü elde edilmiştir. Kesin bir şekilde tüm yakıtlarda, tek fazlı triklinik Mg2B2O5 1000°C'de elde edilmiştir. Infrared spektrumlarının analizinde, trigonal BO3 e ait, 680 cm-1 ve 720 cm-1 de B-O-B eğilme ve 1175 cm-1, 1290 cm-1, 1490 cm-1 de gerilme titreşimlerinin gözlenmesi ile magnezyum piroborat oluşumu desteklenmektedir. Yakıtların ve ısıtma sıcaklıklarının Mg2B2O5'in optik özellikleri üzerindeki etkileri Ultra Violet-Görünür spektroskopisi (UV-VIS) kullanılarak incelenmiştir. Ürünlerin optik bant aralığı enerjisinin sıcaklık arttıkça düştüğü gözlenmiştir. Hesaplanan optik bant aralık enerjisi 4.66-4.91 eV aralığında bulunmuştur. Mg2B2O5 için, en düşük bant aralığı sitrik asit, en yüksek bant aralığı üre yakıtı ile elde edilmiştir.