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17.05.2024 | Chemical routes to materials

Enhanced photocatalytic activity and ferromagnetic ordering in hydrogenated Zn1−xCoxO

verfasst von: Dimitar N. Petrov, N. T. Dang, N. D. Co, B. D. Tu, N. D. Lam, T. V. Quang, V. Q. Nguyen, J. H. Lee, B. T. Huy, D. S. Yang, D. T. Khan, T. L. Phan

Erschienen in: Journal of Materials Science

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Abstract

Impacts of hydrogen annealing on crystallographic characterization, electronic structure, and optical, photocatalytic, and magnetic properties of polycrystalline Zn1−xCoxO (x = 0.01–0.06) samples have been considered. Structural analyses based on powder X-ray diffraction, Rietveld refinement, and Raman spectroscopy prove all materials having the P63mc wurtzite-type structure. The Co-doping and hydrogenation changed the concentration of Zn– and O–related defects whose energy levels occupy the band gap. This also enhanced photocatalytic performance of hydrogenated samples with x > 0.02. X-ray and UV–Vis absorption analyses indicate the substitution of Co2+ for Zn2+ in the wurtzite-type ZnO lattice, leading to irregularly changed the unit-cell parameters. While all the as-prepared samples are paramagnetic, the hydrogenated ones exhibit weak ferromagnetism. Ferromagnetic (FM) ordering increases when x increases, particularly for x ≥ 0.02. According to the results achieved from studying crystalline and electronic structures, we believe that oxygen-vacancies-mediated interactions between Co2+ ions and H–Co–H exchange dimers enhanced FM ordering in hydrogenated Zn1−xCoxO. Computational investigations have also indicated that the magnetization value of H–Zn1−xCoxO is influenced by the positioning of the H dopant, meaning that the couplings between Co and H play an essential role in establishing FM order in H–Zn1−xCoxO.

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Literatur
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Metadaten
Titel
Enhanced photocatalytic activity and ferromagnetic ordering in hydrogenated Zn1−xCoxO
verfasst von
Dimitar N. Petrov
N. T. Dang
N. D. Co
B. D. Tu
N. D. Lam
T. V. Quang
V. Q. Nguyen
J. H. Lee
B. T. Huy
D. S. Yang
D. T. Khan
T. L. Phan
Publikationsdatum
17.05.2024
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-024-09724-z

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.