Efeito da razão molar de (Ni2+ e Fe3+) nas propriedades magnéticas, ópticas e antibacterianas do óxido metálico ternário CdO

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9021 (2023) Citar este artigo

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Neste trabalho, o efeito da razão molar de (Ni2+ e Fe3+) nas propriedades de nanocompósitos CdO–NiO–Fe2O3 foi investigado. A síntese dos nanocompósitos CdO–NiO–Fe2O3 foi realizada por autocombustão. XRD, UV-Vis, PL e VSM foram usados ​​para descrever as propriedades físicas dos materiais. Os resultados mostraram um progresso significativo nas propriedades estruturais e ópticas que suportam a atividade antibacteriana. Para todas as amostras, o tamanho da partícula diminuiu de 28,96 para 24,95 nm com o aumento do teor de Ni2+ e a diminuição do teor de Fe3+, conforme mostrado pelo padrão XRD, que também mostra a estrutura cristalina de CdO cúbico, NiO cúbico e espinélio γ-Fe2O3 cúbico. Os teores de Ni2+ e Fe3+ nos nanocompósitos CdO-NiO-Fe2O3 também mostraram aumentar as propriedades ferromagnéticas. Devido ao acoplamento significativo entre Fe2O3 e NiO, os valores de coercividade Hc das amostras aumentam de 66,4 para 266 Oe. O potencial dos nanocompósitos para atividade antibacteriana foi investigado contra bactérias Gram-positivas (Staphylococcus aureus) e Gram-negativas (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli e Moraxella catarrhalis). A comparação de P. aeruginosa com E. coli, S. aureus e M. catarrhalis mostrou que tem uma atividade antibacteriana mais forte com um ZOI de 25 mm.

A síntese de nanomateriais está no centro do atual campo de pesquisa da nanotecnologia, que oferece uma ampla gama de aplicações interessantes, por exemplo, nas áreas de eletroquímica, biomedicina, catálise, cosméticos, eletrônica, óptica e dispositivos ópticos, ciência da energia, mecânica, tecnologia alimentar, saúde, sensores, tecnologia têxtil, tecnologia espacial e farmacêutica1,2,3,4,5,6,7,8.

O CdO é um conhecido semicondutor do tipo n com propriedades piezoelétricas e natureza policristalina4,9. Como resultado, as nanopartículas de óxido de cádmio (CdO NPs) são amplamente utilizadas em várias aplicações, incluindo células fotovoltaicas, fotodiodos, eletrodos transparentes, sensores de gás, detectores infravermelhos, visores de cristal líquido, revestimentos antirreflexo e células solares10,11,12,13. O CdO é um excelente fotocatalisador para aplicações fotocatalíticas devido à sua capacidade de absorver a luz visível e sua alta mobilidade de portadores14,15. Devido às suas propriedades físico-químicas incomuns, as NPs de CdO são eficazes contra malária, bactérias, tuberculose e câncer4,9,16.

Fe2O3, um material de óxido semicondutor ecológico, é amplamente utilizado em biomedicina, catalisadores e baterias. Além dessas aplicações, o Fe2O3 é um candidato promissor para uma variedade de aplicações tecnológicas17. Fe2O3 tem se mostrado promissor para aplicações como administração de medicamentos, remoção de impurezas orgânicas e imagens de ressonância magnética18,19. Devido à sua alta relação superfície-volume, o Fe2O3 com dimensões nanométricas apresenta propriedades modificadas20,21. Devido às suas propriedades superparamagnéticas, não toxicidade e biocompatibilidade, eles estão se tornando cada vez mais populares. É promissor como material catalítico, absorvente, dispositivo de gravação magnética, trocador de íons, sensor de gás e outras aplicações. O óxido de ferro é o óxido mais estável e ecológico do mundo22,23,24.

O NiO é um dos mais importantes óxidos de metais de transição com uma ampla gama de propriedades ao reagir com materiais de superfície polar e é usado em uma variedade de aplicações devido à sua excelente estabilidade química e térmica, atividade antibacteriana, respeito ao meio ambiente e uso industrial25.

As capacidades dos óxidos metálicos individuais foram bastante aprimoradas combinando-os em nanocompósitos inovadores, abrindo novas possibilidades para aplicações em fotocatálise, eletro e optoeletrônica e biologia26.

A síntese de nanocompósitos de CdO-NiO-ZnO para propriedades fotocatalíticas e antibacterianas foi discutida por Karthik et al. Juntamente com patógenos de origem alimentar testados, o nanocompósito mostrou forte atividade antibacteriana27. Karthik et ai. relataram nanocompósitos de CdO-NiO. O composto mostrou atividade antibacteriana significativa contra patógenos de origem alimentar28. Tushar et ai. relataram a atividade antibacteriana de α-Fe2O3-ZnO no invólucro central29. Balamurugan et ai. relataram a preparação de nanocompósitos CdO-Al2O3-NiO para propriedades fotocatalíticas e magnéticas. O compósito exibiu montagens ferrimagnéticas fracas, tornando-o adequado para aplicações magnéticas30. Gnanamoorthy et ai. relataram nanocompósitos rGO/ZnCo2O4 e nanoesferas x-CuTiAP para aplicações antimicrobianas. Os nanocompósitos apresentaram atividade antimicrobiana31,32.