Мокляк М. Г. Синтез, структура, каталітичні та термомагнітні властивості нанокомпозитів на основі Nd-вмісного мідного фериту.

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U003040

Облікова картка дисертації

0826U003040.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 105 - Прикладна фізика та наноматеріали

Спеціалізована вчена рада

PhD 15292

Карпатський національний університет імені Василя Стефаника

Анотація

Об’єкт дослідження – процеси формування структури і морфології феритів міді та Nd-вмісних нанокомпозитів на їх основі при отриманні модифікованими методами золь-гель автоспалювання та формування їх функціональних властивостей для застосування в каталітичних системах очищення води і колоїдних системах індукційного нагріву. Предмет дослідження – взаємозв’язки між умовами синтезу, структурно-морфологічними параметрами, фізико-хімічними властивостями та каталітичною активністю синтезованих матеріалів в системах очищення води і їх термомагнітними функціональними характеристиками в колоїдних системах індукційного нагріву. Методи дослідження: Х-променевий дифракційний аналіз, скануюча та трансмісійна електронна мікроскопія, енергодисперсійний аналіз, інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є, месбауерівська спектроскопія, термогравіметричний аналіз, імпедансна спектроскопія, оптична спектроскопія видимого та ближнього ультрафіолетового діапазону, вібраційна магнітометрія, вимірювання дзета-потенціалу, термомагнітні вимірювання, засоби візуалізації та математичної обробки експериментальних даних. Наукова новизна одержаних результатів: 1. Вперше запропоновано одностадійний спосіб формування дво- та трикомпонентних гетеропереходів (Тип–ІІ) з каскадним розташуванням енергетичних зон типу CuFeO2/CuFe2O4 та CuO/CuFeO2/CuNdxFe2-xO4 шляхом модифікації умов методу золь-гель автоспалювання (pH реакційного середовища, стехіометрія прекурсор/хелат, включення легуючої домішки Nd та температура і тип атмосфери постсинтезного відпалу). 2. Встановлено фізичні закономірності формування структурно-фазового стану нанокомпозитів на основі Nd-вмісного фериту міді за умови дефіциту хелатуючого агенту та запропоновано відповідний механізм розвитку в процесі дендритного росту макропористої губчастої морфології нанокомпозитів, основним елементом яких є сферичні наночастинки (~20-30 нм) домінуючої фази шпінелі декоровані поверхневими наноострівцями ініційованих фаз оксиду міді (ІІ) та делафоситу. 3. Вперше встановлено синергетичне підсилення фотокаталітичної активності подвійних гетеропереходів CuO/CuFeO2/CuNdxFe2-xO4 з як прояв таких конкуруючих впливів як формування і оптимізація каскадного розташування енергетичних зон, мінімізація розміру їх нанокристалітів, ініціація оптимального вмісту фази оксиду міді та величина і знак потенціалу поверхні каталізатора, що визначає як швидкість перебігу реакції фотодеструкції так і її тип в залежності від природи полютанта. 4. Вперше для модельної катіон-аніонної суміші за умови позитивного поверхневого дзета-потенціалу трикомпонентних фотокаталізаторів типу CuO/CuFeO2/CuNdxFe2-xO4 встановлено високосинхронний характер багатоцентрового фотокаталізу окремих складових барвників із спільним механізмом їх фотодеструкції як цілісного супрамолекулярного комплексу. 5. Вперше встановлено високу ефективність термомагнітного відгуку для нанокомпозитів CuFeO2/CuFe2O4 та CuO/CuFeO2/CuNdxFe2-xO4 в колоїдних системах індукційного нагріву з досягненням значень SAR > 33 Вт/г та ILP > 0,16 нГн•м²/кг як прояв синергетичного ефекту взаємного підсилення таких факторів як максимальна намагніченість, висока анізотропія, колоїдна стабільність, максимальні значення дзета-потенціалу, розмірний ефект та помірний час релаксації Нееля, що демонструє їх потенціал для біомедичних застосувань.

Читати повністю

Публікації

1. Moklyak, V., Chelyadyn, V., Hrubiak, A., Ostafiychuk, B., Kotsyubynsky, V., Mizilevska, M., Moklyak, M., Lisovskyy, R., Yavorskyi, Y. (2020). Synthesis, structure, optic and photocatalytic properties of anatase/brookite nanocomposites. Journal of Nano Research, 64, 39-48. (SCOPUS, Q3). DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JNanoR.64.39 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85097368967

2. Bazaluk, O., Hrubiak, A., Moklyak, V., Moklyak, M., Kieush, L., Rachiy, B., Gasyuk,I., Yavorskyi, Y., Koveria, A., Lozynskyi, V., Fedorov, S. (2021). Structurally dependent electrochemical properties of ultrafine superparamagnetic ‘Core/Shell’γ-Fe2O3/Defective α-Fe2O3 composites in hybrid supercapacitors. Materials, 14(22), 6977. (SCOPUS, Q2). DOI: https://doi.org/10.3390/ma14226977 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85119717776

3. Hrubiak, A., Moklyak, V., Yavorsky, Y., Onuskiv, B., Chelyadyn, V., Karpets, M., Moklyak, M., Ivanichok, N., Ilnitsky, N. (2022). Electroconductive properties of carbon biocomposites formed by the deposition method. Physics and Chemistry of Solid State, 23(2), 302-310. (SCOPUS, Q4). DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.302-310 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85133689472

4. Mazurenko, J., Kaykan, L., Sijo, A. K., Moiseienko, M., Kuzyshyn, M., Ostapovych, N., & Moklyak, M. (2023). The influence of reaction medium pH on the structure, optical, and mechanical properties of nanosized Cu-Fe ferrite synthesized by the sol-gel autocombustion method. Journal of Nano Research, 81, 65-84. (SCOPUS, Q3). DOI: https://doi.org/10.4028/p-d2fQaH URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85182978353

5. Mazurenko, J., Kaykan, L., Moklyak, V., Moklyak, M., Moiseienko, M., Ostapovych, N., & Petryshyn, M. (2025). Inductive Heating Behavior of Copper Ferrite Magnetic Nanoparticles. Physics and Chemistry of Solid State, 26(2), 312-321. (SCOPUS, Q4). DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.312-321 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/105011090173

6. Mokliak, M., Kaykan, L., Mazurenko, J., Moiseienko, M., Kuzyshyn, M., Dovbnia, I., Ilnitsky, N., Yuryev, S., Mokliak, V. (2025). Influence of Neodymium Doping on the Thermomagnetic Response and Colloidal Behavior of Copper Ferrite Nanoparticles. Physics and Chemistry of Solid State, 26(3), 564-577. (SCOPUS, Q4). DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.564-577 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/105018688214

7. Mokliak, M., Ilnytskyi, R., Kaykan, L., Mazurenko, Y., Turovska, L., Moiseienko, M., Mokliak, V., Sheketa, V. (2026). Neodymium Doped Copper Ferrite Nanocomposites as an Effective Magnetic Catalyst for the Organic Dyes Decomposition. Physics and Chemistry of Solid State, 27(1), 215–225. (SCOPUS, Q4). DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.215-225 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/105034919269

8. Mazurenko, J., Turovska, L., Moklyak, M., Kaykan, L., Moklyak, V. (2026). Synthesis, Challenges, and Application Potential of Copper Ferrite Nanoparticles. Physics and Chemistry of Solid State, 27(2), 284–298. (SCOPUS, Q4). DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.27.2.284-298 URL: https://journals.pnu.edu.ua/index.php/pcss/article/view/10471

9. Mazurenko, J., Kaykan, L., Moklyak, M., Bandura, K., Gondek, L. and Żywczak, A. Magnesium Substituted Copper Ferrite as an Effective Catalyst for the Organic Dyes Decomposition. Nanomaterials: Applications & Properties (NAP) : 2024 IEEE 14th International Conference, Riga, Latvia, 2024. P. 1–4. (SCOPUS). DOI: https://doi.org/10.1109/NAP62956.2024.10739689 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85212241932

10. Mazurenko, J., Kaykan, L., Michalik, J. M., Szostak, E., Moklyak, M. and Mazurenko, O. Influence of Rare Earth Substitution on the Photocatalytic Efficiency of Spinel Ferrite Nanoparticles. Nanomaterials: Applications & Properties (NAP) : 2025 IEEE 15th International Conference, Bratislava, Slovakia, 2025. P. NEE09-1–NEE09- 6. (SCOPUS). DOI: https://doi.org/10.1109/NAP68437.2025.11216285 URL: https://www.scopus.com/pages/publications/105023659771

11. Hrubiak A. B., Moklyak M. G., Chelyadyn V. L. Structurally dependent electroconductivity properties of ultrafine composites α-FeOOH/α-Fe2O3. Nanotechnologies and Nanomaterials (NANO-2022) : 10th jubilee International Conference, 25–27 August 2022, Lviv, Ukraine. P. 37. URL: https://drive.google.com/file/d/1- tx2qcGzZI_LxqaHsVAfHTmc6MqzA8Hs/view?usp=drive_link

12. Moklyak M. G., Hrubiak А. B., Moklyak V. V., Ostafyichuk B. К. Electrochemical Properties of Carbon Biocomposites. Physics and Technology of Thin 16 Films and Nanosystems : ХIX International Freik Conference, 9–14 October 2023, Ivano-Frankivsk, Ukraine. P. 49. URL: https://drive.google.com/file/d/1mJO21SzXGLGE7GgrCKv5ZNnlomT-- 0lc/view?usp=drive_link

13. Moklyak M., Mazurenko J., Bandura K., Turovska L., Vytvytskyi A. The Role of Hydrogen Peroxide in the Photocatalytic Process of Dye Removal from an Aqueous Environment Under the influence of Visible Light. XVI Rzeszowska Konferencja Młodych Fizyków, 2 czerwca 2023, Rzeszow, Polska. P. 28. URL: https://drive.google.com/file/d/18EQxEb2uD9zkVss5Y9sj5vlbjGpuJTQN/view?usp=dri ve_link

14. Moklyak M., Mazurenko J., Kaykan L., Moklyak V. Effect of Post-Synthesis Annealing Temperature and Chelating Agent on Photocatalytic Properties of Nanosized Copper Ferrite. Nanotechnology and nanomaterials (NANO-2023) : International research and practice conference, 16–19 August 2023, Bukovel, Ukraine. P. 62. URL: https://drive.google.com/file/d/18BYtMVCtC2KZFetuRQ5lJ7okV4sPobEA/view?usp= drive_link

15. Ivanichok N. Y., Rachiy B. I., Mokliak M. G., Lysiv T., Mokliak V. V. Obtaining activated carbon from biomass by thermal activation. Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems : XX International Freik Conference, 6–10 October 2025, Ivano-Frankivsk, Ukraine. P. 151. URL: https://drive.google.com/file/d/18Lf05QCSDtSPz_XSILHB_dvdiqpecFU/view?usp=drive_link

16. Mokliak V. V., Chelyadyn V. L., Halushchak M. O., Mokliak M. G. Structural stability of lithium battery cathodes based on core (α-Fe2O3) - shell (γFeOOH) nanocomposites. Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems : XX International Freik Conference, 6–10 October 2025, Ivano-Frankivsk, Ukraine. P. 157. URL: https://drive.google.com/file/d/1b_s-VOGlQRwk26hOeLLC3Lusu2kwsr1/view?usp=drive_link

17. Mokliak M. G., Mazurenko J. S., Kaykan L. S., Mokliak V. V. Structural and optical studies of nanocomposites based on Nd-substituted copper ferrite. Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems : XX International Freik Conference, 6–10 October 2025, Ivano-Frankivsk, Ukraine. P. 213. URL: https://drive.google.com/file/d/1oVirxCe7ed6tq1tld4cs3tO8LpaIeY9/view?usp=drive_link

18. Dovbnia I., Mokliak M., Moiseienko M., Ostapovych N. Design and evaluation of Nd-doped copper ferrite nanoparticles for biomedical hyperthermia. Functional materials for technical and biomedical applications : International workshop for young scientists, October 14-16, 2025, Lviv, Ukraine. P. 6. URL: https://drive.google.com/file/d/1_z5qnGonKaEsorn7YLYETHPmGPMFl1H/view?usp=drive_link

19. Mokliak M., Kaykan L., Mazurenko J., Mokliak V. The Effect of Neodymium Ions Substitution on the Structure and Elastic Properties of Copper Ferrites. Nanotechnology and nanomaterials (NANO-2025) : International research and practice conference, 20–23 August 2025, Bukovel, Ukraine. P. 482. URL: https://drive.google.com/file/d/1m3F2Fw6GZXaPOE8Tk7XPGjb6Gd5Gxj1U/view?usp =drive_link

20. Спосіб отримання фотокаталізатора на основі нанорозмірного мідного фериту для очищення води від органічних барвників : пат. 163225 Україна : B01J 23/70, C02F 103/14. № u 2025 06397 / Мазуренко Ю. С., Кайкан Л. С., Туровська Л. В., Мокляк В. В., Мокляк М. Г., Мазуренко О. О. ; заявл. 19.12.2025 ; опубл. 03.06.2026, Бюл. № 22. 4 с. URL: https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1927021/

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація_Мокляк.pdf

Дисертація_Мокляк.pdf

Схожі дисертації

0826U005112

Мамотенко Сергій Петрович

Непараметричний аналіз спектрів сигналів відгуку для відновлення даних магнітно-резонансної томографії.

0826U004875

Хутько Марія Михайлівна

ЛОКАЛІЗОВАНИЙ ПОВЕРХНЕВИЙ ПЛАЗМОННИЙ РЕЗОНАНС В НАНОРОЗМІРНИХ СИСТЕМАХ З РОЗВИНУТОЮ МОРФОЛОГІЄЮ ДІЕЛЕКТРИЧНОГО ПОКРИТТЯ

0826U004824

Мацьків Олесь Ігорович

Кінетика фотостимульованих структурних перетворень у епоксидних полімерних матеріалах біосенсорного призначення.

0826U004817

Долгов-Гордійчук Сергій Романович

Електротранспортні та магніторезистивні властивості плівкових матеріалів на основі Fe або FeNi і оксидів кремнію

0826U004829

Попович Андрій Володимирович

Вплив домішок 3d-елементів на структурні, оптичні та магнітні властивості об'ємних кристалів і тонких плівок напівпровідників АIIBVI.