Effetto del rapporto molare di (Ni2+ e Fe3+) sulle proprietà magnetiche, ottiche e antibatteriche dell'ossido metallico ternario CdO

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9021 (2023) Citare questo articolo

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In questo lavoro è stato studiato l’effetto del rapporto molare di (Ni2+ e Fe3+) sulle proprietà dei nanocompositi CdO–NiO–Fe2O3. La sintesi dei nanocompositi CdO–NiO–Fe2O3 è stata effettuata mediante autocombustione. XRD, UV-Vis, PL e VSM sono stati utilizzati per descrivere le proprietà fisiche dei materiali. I risultati hanno mostrato progressi significativi nelle proprietà strutturali e ottiche a supporto dell'attività antibatterica. Per tutti i campioni, la dimensione delle particelle è diminuita da 28,96 a 24,95 nm con l'aumento del contenuto di Ni2+ e la diminuzione del contenuto di Fe3+, come mostrato dal modello XRD, che mostra anche la struttura cristallina di CdO cubico, NiO cubico e spinello cubico γ-Fe2O3. È stato anche dimostrato che i contenuti di Ni2+ e Fe3+ nei nanocompositi CdO–NiO–Fe2O3 migliorano le proprietà ferromagnetiche. A causa del significativo accoppiamento tra Fe2O3 e NiO, i valori di coercività Hc dei campioni aumentano da 66,4 a 266 Oe. Il potenziale dei nanocompositi per l'attività antibatterica è stato studiato contro batteri Gram-positivi (Staphylococcus aureus) e Gram-negativi (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli e Moraxella catarrhalis). Il confronto di P. aeruginosa con E. coli, S. aureus e M. catarrhalis ha dimostrato che ha un'attività antibatterica più forte con uno ZOI di 25 mm.

La sintesi dei nanomateriali è al centro dell'attuale campo di ricerca delle nanotecnologie, che offre un'ampia gamma di applicazioni interessanti, ad esempio nei campi dell'elettrochimica, della biomedicina, della catalisi, dei cosmetici, dell'elettronica, dell'ottica e dei dispositivi ottici, delle scienze energetiche, della meccanica, tecnologia alimentare, sanità, sensori, tecnologia tessile, tecnologia spaziale e prodotti farmaceutici1,2,3,4,5,6,7,8.

CdO è un noto semiconduttore di tipo n con proprietà piezoelettriche e natura policristallina4,9. Di conseguenza, le nanoparticelle di ossido di cadmio (NP CdO) sono ampiamente utilizzate in varie applicazioni, tra cui celle fotovoltaiche, fotodiodi, elettrodi trasparenti, sensori di gas, rilevatori a infrarossi, display a cristalli liquidi, rivestimenti antiriflesso e celle solari10,11,12,13. CdO è un eccellente fotocatalizzatore per applicazioni fotocatalitiche grazie alla sua capacità di assorbire la luce visibile e all'elevata mobilità dei portatori14,15. A causa delle loro insolite proprietà fisico-chimiche, le NP CdO sono efficaci contro la malaria, i batteri, la tubercolosi e il cancro4,9,16.

Fe2O3, un materiale di ossido semiconduttore ecologico, è ampiamente utilizzato in biomedicina, catalizzatori e batterie. Oltre a queste applicazioni, Fe2O3 è un candidato promettente per una varietà di applicazioni tecnologiche17. Fe2O3 si è dimostrato promettente per applicazioni quali la somministrazione di farmaci, la rimozione di impurità organiche e l'imaging MRI18,19. A causa del suo elevato rapporto superficie-volume, Fe2O3 con dimensioni nanometriche presenta proprietà modificate20,21. Grazie alle loro proprietà superparamagnetiche, alla non tossicità e alla biocompatibilità, stanno diventando sempre più popolari. È promettente come materiale catalitico, assorbente, dispositivo di registrazione magnetica, scambiatore di ioni, sensore di gas e altre applicazioni. L'ossido di ferro è l'ossido più stabile ed ecologico al mondo22,23,24.

NiO è uno degli ossidi di metalli di transizione più importanti con un'ampia gamma di proprietà quando reagisce con materiali superficiali polari e viene utilizzato in una varietà di applicazioni grazie alla sua eccellente stabilità chimica e termica, attività antibatterica, rispetto dell'ambiente e uso industriale25.

Le capacità dei singoli ossidi metallici sono state notevolmente migliorate combinandoli in nanocompositi innovativi, aprendo nuove possibilità per applicazioni nella fotocatalisi, nell'elettro e optoelettronica e nella biologia26.

La sintesi di nanocompositi CdO-NiO-ZnO per proprietà fotocatalitiche e antibatteriche è stata discussa da Karthik et al. Insieme agli agenti patogeni di origine alimentare testati, il nanocomposito ha mostrato una forte attività antibatterica27. Karthik et al. hanno segnalato nanocompositi CdO – NiO. Il composito ha mostrato una significativa attività antibatterica contro i patogeni di origine alimentare28. Tushar et al. riportato l'attività antibatterica di α-Fe2O3-ZnO nel guscio centrale29. Balamurugan et al. riportato la preparazione di nanocompositi CdO-Al2O3-NiO per proprietà fotocatalitiche e magnetiche. Il composito presentava deboli assemblaggi ferrimagnetici, rendendolo adatto per applicazioni magnetiche30. Gnanamoorthy et al. hanno segnalato nanocompositi rGO/ZnCo2O4 e nanosfere x-CuTiAP per applicazioni antimicrobiche. I nanocompositi hanno mostrato attività antimicrobica31,32.